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[帮助] 发烧友实测 | i.MX8MP 基于HTTP网页服务器和UDP上位机的MJPG码流传输(mjpg-steamer)

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发表于 2022-1-27 10:54:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 飞凌-marketing 于 2022-1-27 11:00 编辑
  p9 c4 \- G1 U+ O- @! T
( k" ?- T1 I3 Z1 ~( _* E5 s


% v- ]8 j! m- Q( S; I6 }" w; e% n

作者|donatello1996

来源 | 电子发烧友

题图|飞凌嵌入式

iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html' Z6 t4 \( v) }2 x( ]9 G
9 H8 G) ]7 y( ?  {

本文采用的硬件板卡为飞凌嵌入式OKMX8MP-C开发板,系统版本Linux5.4.70+Qt5.15.0,主要介绍基于HTTP网页服务器和UDP上位机的MJPG码流传输。

MJPG格式作为一种持续传输的视频码流,在远程监控领域中应用较广,而实现这种远程监控的第三方应用最常见的有两种:浏览器HTTP网页、UDP上位机。


  {6 b* z- I, k5 R9 B


4 A7 h6 x; z. H

两者各有优势,对比鲜明,其中:

  • UDP上位机:传输效率高,上位机编写方便。

  • HTTP网页方式:客户端无需安装上位机,只需要一个浏览器应用即可;客户端访问服务器支持跨平台支持,无论是电脑、平板、手机,还是Linux系统、Windows系统及安卓系统都可以,只要有浏览器应用都可访问,而UDP上位机则受限于目标平台,不易移植。

    $ C  f7 l, @  A8 e; P/ q$ `6 v. J

这两种应用各有优缺点,对于嵌入式开发者来说,两者都必须掌握。

) p& l8 M9 M3 o# d: V$ X
一、HTTP网页服务器8 O9 }' B+ i  k( x; o' ]

先说下HTTP网页服务器获取MJPG码流的代码,首先是OKMX8MP-C在开发板端建立TCP服务器:

  1. int TCP_Server_Found(socklen_t* socket_found , char* ip , int port)
    9 @9 T; E  u  Q/ Y9 i5 k1 U
  2. {! U7 A: ^* @8 S4 h" L& ?
  3.     struct sockaddr_in servaddr;8 H4 z$ `) u* s) B2 m! M  [
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);1 F4 \9 p9 l. C% P
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 c/ `% v% `7 x$ a; f, \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;' c5 L+ m( n$ Z" v; }2 O
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - ?' k) h7 l: h! H* j& G# |. z4 A
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ' |0 X* J* _( C- b+ D. j* z
  9.     int ret;
    : m$ L9 E& N, P! z; Q: [1 @6 ?
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 c% A! y1 A$ z7 G' Y0 q* S, X
  11.         {9 l3 w/ ]! n9 R1 u6 Q  `5 H7 r3 p
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 |, R. o5 Y" `! g4 m
  13.             return -1;/ {8 {) B4 L' t# S7 y3 t
  14.         }/ h( a7 r$ D- L3 o! [6 L( N
  15.     int on = 1;
    # {; y& }+ g4 x& S% d6 j
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : k: i3 _! h& d* s: u7 _( J2 Q, g: s
  17.     {
    4 f8 }& x& q. I2 p. G1 f: \
  18.         printf("setsockopt error\n");9 A& T4 D# I+ I9 f" U, g
  19.     }, b) M: N; O2 s! f7 Z; f" C
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) h' Q4 Y1 j/ {8 y& k) [5 y
  21.     if(ret == -1)# @; E6 M: y; \" v% C+ V
  22.     {
    3 Q% U$ i5 |  L$ ^) r1 a- v
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) E% U2 e7 x8 `7 c& Q# ^: r. E) Y
  24.             return -1;! U- d+ k& W& J0 @! c
  25.     }* m2 t8 `* A. o, i& z/ z: K0 X% ^
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)$ N2 S; _. N; \2 l5 e$ E
  27.     {
    ' Q9 K, @! O0 k3 E. X) h- m
  28.             printf("Listen failed!\n");* B$ P; g0 Q, b1 k1 O
  29.             return -1;- C. x0 o9 T; Q
  30.     }2 @' C: a7 u( h  P' t" y
  31.     return 0;3 p$ W& d- G3 W0 h. }' h* H& u0 Y
  32. }
复制代码

其中setsockopt()函数是可选的,一般只用于规避socket()函数的建立错误。

建立了TCP服务器后,返回的socklen_t型实参在后面的HTTP网页服务器中需要用到。

HTTP网页服务器所属的TCP操作是需要另起轮询线程来让客户端进行accept()握手操作的,accept()之前的listen()倒是只需要执行一次即可,accept()握手操作和recv()接收操作需要创建一个死循环线程:

  1. pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);2 M7 @, j* @' ]
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    & g- ]* G2 A9 I1 Y! {9 ^
  3. {
    + _& g/ o4 t9 u- c; c2 [4 s3 q0 }2 g
  4. 。。。4 l- f4 x. X# r- a9 G
  5. while(1)  K/ C- d4 e+ f% P2 U$ X* ~" Y
  6. {. q9 @- H" u1 u6 v" X# [7 T
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);1 E, p& n8 t3 ~  J
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");. B) c% ~) W- S# y7 I  E, Z
  9.     。。。
    2 v7 X! E- C, T# b/ r* y
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);* i4 j( H; }2 }7 y- E7 p
  11. }1 q1 F' P, r+ }3 e6 ^
  12. 。。。
    + ]8 i1 |& j* |$ o  ~
  13. }
复制代码

MJPG帧可以使用Grab操作获取,获取到的MJPG帧需要在TCP线程中读,在Grab操作线程中写,这种被多个线程访问的资源需要加锁防止读写冲突,即资源被Grab操作写入时,需要上锁,不允许其它线程访问,操作完成时需要解锁,允许其它线程访问:

  1. pthread_mutex_lock(&pmt);/ U: Z: x: \+ c
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    6 U* v6 d% V& p  w
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    1 M1 _! t& `# q$ O! n6 S* I% u! k, V
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . L' O* X: }, R8 d/ k
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);7 V: O, Q; f2 K. [9 j$ r
  6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);
复制代码

线程互斥锁使用之前需要初始化:

  1. pthread_mutex_t pmt;  P2 \$ }% q3 T  S" P, M) j
  2. pthread_cond_t pct;: x* Z0 o- I0 k& X; @
  3. int main(int argc, char* argv[])" e8 `7 ~6 @" }
  4. {) c' ]: }# s/ i. k6 C; k4 j% P
  5. ...* h9 D  F4 d7 b4 h( [5 C& E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);% F# b" Z8 j7 S/ E4 e& @' X# R& @
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    # @7 N& @# a/ B! I
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);! U+ ~2 e% E7 b8 c0 D
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    . G" [  ?; w$ [' `
  10. ...7 s# a) T- J4 ?
  11.     while(1)& k, ~: E3 V" Z6 y0 d  J4 I  q2 K7 Z
  12.     {
    7 e' b- _+ Y) @5 z. W1 A, X! W
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);2 ?& W8 u7 ]% s# B9 ^2 c
  14. ...( @. |9 M3 u" o
  15.     }
    ! E, `6 S$ ~* S
  16. ...
    ( N  B/ c0 m5 _: f3 b( i
  17. }
复制代码

然后是发送的细节,发送图片文件之前,需要先发送HTTP标准头,这个相当于给发送图片或者其它类型的流数据铺路:

  1. <p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"><span style="text-indent: 32px;"># ]% a! Q" {7 F3 x9 Z6 k9 F( @3 N
  2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>
复制代码
  1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
    9 e% y1 I9 k' c1 W7 N6 b1 N
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \9 O! N0 w& A4 I& A( l( ]
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ }/ P$ z# F. g8 ^7 u0 I* s0 y
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \3 O( j" t" ]" N# ^' g* O
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ! Y- G0 z) P! y0 t" d0 C' L" E
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    - x, Q" a5 M, O5 g
  7.     printf("preparing header\n");
      ]$ A2 k& J2 {3 m  s7 ^3 y& L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    4 ]5 ~' W' ?' R8 z$ Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \& r2 {3 B" x/ x2 }5 R7 F+ G
  10.             STD_HEADER \0 U! K$ d: U! l2 T4 Z4 W: |
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \; m9 Z: W* b- q6 V! y# Q; T
  12.             "\r\n" \
    6 R2 [% z* o0 X% K
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");' B4 T5 s8 X' Z6 `$ K# C
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 I9 d( R1 x0 C1 x9 ]* b
  15.     {4 r1 L, G. L: R# h
  16.         free(frame);
    5 b7 H  R0 _3 x  ^
  17.         return;  C/ E2 o& \" \) @
  18.     }
复制代码

发送完HTTP标准头之后,就需要发送内容头(Content-Type),这处的Content-Type为image/jpeg,同样,HTTP标准协议里面image支持的类型远不止jpeg一种,发送完内容头之后就是正文和boundary结尾,这样帧完整的HTTP头发送到指定的TCP GET地址,就会在浏览器中显示刚刚发送的图片:

  1. <pre class="prettyprint lang-cpp" style="box-sizing: border-box; font-family: Monaco, Menlo, Consolas, &quot;Courier New&quot;, monospace; font-size: 16px; white-space: pre-wrap; line-height: 1.38462; color: rgb(51, 51, 51); word-break: break-all; background-color: rgb(245, 245, 245); border: 0px; border-radius: 4px; vertical-align: baseline;"> sprintf(buffer, "Content-Type: image/jpeg\r\n" \. i1 S/ b) f9 V; t$ b% k, A1 o
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : \6 A9 u( O3 P3 _; u: I0 J, B% P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \9 @. c4 ?9 {& g! Q, K3 ~* S) Y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    & z& V/ p$ z. k
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    3 ^. N6 s' g% p* m. c4 T: j
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  c: A. X$ N% J' T3 b) m7 d
  7.             break;9 N6 P0 f8 _* U- \) k
  8.         printf("sending frame\n");
    $ I) _1 N2 [, N& q" i
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    4 ~, X' i$ c8 }, Y
  10.             break;4 n, _6 e2 R7 u# t' g! @3 j
  11.         printf("sending boundary\n");
    0 G: {5 d6 p$ W! o
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( b& S- ^5 U4 m2 H% ?7 N
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 }. B0 L/ O! p0 U* {  a4 }
  14.             break;</pre><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; font-size: 16px; vertical-align: baseline; line-height: 26px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: " helvetica="" neue",="" helvetica,="" tahoma,="" arial,="" "microsoft="" yahei",="" "hiragino="" sans="" gb",="" "wenquanyi="" micro="" hei",="" sans-serif;"=""></p>
复制代码

另外需要说明的是,TCP服务器线程在发送MJPEG流的时候是死循环发送的,因此TCP客户端在发送完GET指令之后,就会收到TCP服务器循环发送的图像缓存,TCP客户端会陷入忙等待状态无法再对外发送任何GET或者POST指令,从客户端使用者角度来看的效果就是网页一直在等待。

1 G1 K& l5 J; \1 x7 W) O/ J


3 ^+ W& @/ B( [二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
& S: ^; {+ _5 P' o) E( L) g9 ?6 [* W. b
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)6 W& q1 Q$ V6 `$ u# S. l/ Q
  2. {
    & q5 f/ d: \6 L/ p2 X5 ^3 o; R
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);: Z9 o, Z5 |) g: G  ]2 c9 J" L
  4.     if(*socket_found == (~0))0 l' Q; M- b7 M7 {
  5.     {
    5 k' @4 w6 f1 `8 u( l  h3 U
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    - z$ v# m/ t: z2 J. _- Q% k
  7.         return -1;
    2 w: F8 m/ t' X, E. q9 o8 q
  8.     }/ ~. K$ W5 t" n& P
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    8 S- H8 H9 E2 _
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 A+ z$ g7 k& M
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    * |7 ^) y+ {$ T" x
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . L$ T& \1 @  n, C  D0 S
  13.     return 0;. d% K8 g8 _& }( P/ v
  14. }
复制代码
9 |% _% q% t' t9 A. K8 x
& U, p/ D, W1 J$ R2 e1 p
而UDP文件发送则要比HTTP发送简单得多,只需要将文件切片,每一片为固定长度的UDP帧长度,逐帧发送即可:
. @' L' P9 N& b0 B
" C- X% q4 E9 t  e" S: m
1 o/ J8 h* T' I! a* R, U
  1. while(fend > 0)4 j+ x: M* G) A3 ~% [- L
  2. {
    % `5 {- _, o( b5 J6 }
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));2 ], Q" o! C, e$ h
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    & z8 b$ v9 G  Q: t2 a* w
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    + m7 X' d$ |6 ?) v+ B
  6. {
    9 x9 _4 X, C0 N' e% d+ Z+ ]3 P
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;) f5 i1 O! q0 v% S
  8. picture.fin = 0;; z  ^: n% Z/ I8 L7 v. t
  9. }
      J7 c9 K4 d$ s( H. ?' A
  10. else, n2 O' T1 W5 Y, `8 H' ^& c
  11. {+ C1 g/ H% g- e/ A7 n
  12. picture.length = fend;. r# c2 N" h% ?8 D
  13. picture.fin = 1;0 a- _' P& V. _+ l
  14. }/ X4 S+ [5 [9 d, D
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / P" e, @4 O/ z  i  I. K& S
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);8 Y7 W8 H2 s2 k
  17. if(sendbytes == -1)
    9 v; j) G* r+ |; G# d6 E* x
  18. {
    - f+ r2 y, K3 ~
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * w, |2 t0 g! f" ~# a
  20. return -1;& S& V  M, s& E, g$ \! G
  21. }
    , ^+ C, L; B, Z8 l
  22. else
    8 _# F# O9 }, E* i1 g1 ^
  23. {
    9 r% F2 d( F) j9 n1 U# H
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) }6 h. _- @/ ^( H) h! q
  25. }
    7 i) {( @  b% ]2 w' Z
  26. }
复制代码
: U+ d- S  }' W2 y

. E1 I' L3 ^: Z1 k) P

) h- S0 m" B; L5 ?! u
4 u1 [$ O6 E* F% i
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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