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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 ' @! m% n( l2 G# C: S
: ^7 U; U# S5 X2 z


7 S( R$ N& a/ A, H4 C3 c; _3 e

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, h, x9 t7 n+ O$ y- {* P4 @" \' a; x

+ T$ n) w6 a' V$ t% j! w9 ~

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。


7 M" k8 }0 E  i- j! g  S# K: Z


" b$ a; F5 F% T$ p1 |

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。


      ^3 k8 I! K: p3 s; D" j! t0 V

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。

4 y  _) m3 ?% v7 @# {
一、HTTP网页服务器# f, a5 T( \- o) a8 A

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)
    3 J0 u2 f5 `0 N5 x. [! C
  2. {
    0 ^2 ^# Z) T* x- R5 p  @
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 F+ b% x. k; N9 u$ |+ N" N) t
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    : K/ ]% |- l9 q! L: _
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));2 {- X6 e- f8 N( Q+ |
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    1 k3 t, h4 t5 v5 M7 S+ v4 l7 v
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* m! u' e" H+ l. Z+ }* d7 p  q
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    " x* X& n5 S* G6 }
  9.     int ret;
    7 F: B( \2 A+ }' `5 {
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  x& q. t' ?3 z1 k6 Q4 `' N, L8 E" n
  11.         {
    5 M3 _9 T5 \& O- @" k4 {
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);0 [6 [1 Q/ M1 b" c4 D# I+ y
  13.             return -1;( U( f9 l9 A& g& B6 t2 P
  14.         }
    & w2 p. w* ?: e* R4 ^5 f# I) m* _
  15.     int on = 1;
    ) ]" v3 b2 p0 [9 R6 P
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    * |$ h. t8 O( y- X0 P
  17.     {  v4 {, \: x4 D" c
  18.         printf("setsockopt error\n");
    # M2 \' L" P# q9 i! r1 l+ i
  19.     }
    7 W, m, g; `$ l( l4 }
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - P, j5 r9 P: c6 ~; i% }9 T5 a
  21.     if(ret == -1)
    " a0 u* I3 X3 c4 L# `
  22.     {1 A% _$ ^) R2 H
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ D- f6 F  {/ Y0 K. N( z# c  x% ?
  24.             return -1;
    5 e4 E- X5 n1 @7 T, Y( o
  25.     }
    & A% r+ K6 A$ Z; G! q' u; A
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! q4 k1 K! z4 Z( v' l
  27.     {5 k; w9 _4 A8 R/ s# D
  28.             printf("Listen failed!\n");- k5 m! M) r+ b" {( ~
  29.             return -1;# X1 O8 _% ^0 Y
  30.     }: A1 W4 W3 l* H, n. C) g
  31.     return 0;! d, W) M) s- F. ]  @" 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);
    " P+ K  Y9 W& s- A+ u# f! U
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)( Y" O2 P4 O) `; G
  3. {
    , e, ]; l/ Q3 v5 {
  4. 。。。
    6 z4 Y, \7 s; Q0 T# k7 B& Y
  5. while(1)
    7 A1 p6 I( h! p" o# z1 ^% j& [
  6. {
    5 K" Q; O) X# ]8 J
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    1 Z& H+ r* Q( c) t+ B# l
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");+ J) W% `" Q/ P! l0 M& v
  9.     。。。2 s' M1 F+ z- a" o" H' H
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , R$ R" c4 |# H1 A/ |1 h. @, l" t
  11. }# u5 J( a  S) }/ G* H% U2 F
  12. 。。。/ N0 B0 R4 }6 @( u
  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);
    ! u5 S4 O# R; N/ }
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    6 I9 N; B8 ?! _) O
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;/ w; n% m" N; @" S, b* m7 D6 q5 F
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;/ Q4 b8 Z0 W1 d) H: ^# |+ D
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);  u. G" ^, c4 }; G
  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;
    & u& z' v6 `- a3 r" n1 F
  2. pthread_cond_t pct;
    * E8 S' a7 A* c, g% Z$ \1 [
  3. int main(int argc, char* argv[])
    * t0 o/ L: I- m( Y" B/ B
  4. {6 [/ i4 d8 T* W5 i
  5. ...
    ( D( Q9 q0 A- s, R4 F* N
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);; J! H% p$ H# `2 i6 Q2 M% |1 X' G5 L3 H
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);6 M* E6 B2 R( j$ Z/ Y. _
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);; _8 h7 C* x" w3 v' N, w7 \0 L
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);9 l' Y' g4 I% C; o- z& v8 c
  10. ...
    ' x9 b" u1 {  T1 ^3 V0 Z/ P% i& k) N
  11.     while(1)9 Y% I, t. u9 {5 k  A* A
  12.     {
    9 ]% t+ M" m% B9 I
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);, L1 q' h( X, i) ~; Q
  14. ...
    4 o. v3 e  m/ G7 u
  15.     }4 `( z7 n& Z& A
  16. ...
    5 z& C: U, A9 a4 k7 x4 d1 F+ v
  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;">
    ! h1 }/ V2 d  E2 e7 U1 ~+ T2 i' g
  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" \
    8 W2 E1 _" U& B- J0 M  T; v0 x% R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    / W* B" E6 t- f7 H5 S
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    " p" f% O6 N9 f% x% C
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    + Q& @/ ?) f5 }/ I- J1 x
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ; h( A7 w/ r" i* G: }1 t! Z' y  S. ]
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"  [8 h% u  m; ~) U9 i
  7.     printf("preparing header\n");2 T; p; Q3 z/ `1 J6 z# U4 C
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    , |( E% v7 @( T: N" K: I: r
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    : ?0 @# w; E. B  P2 D% L2 n
  10.             STD_HEADER \9 m3 q/ C9 |* @
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \/ O) C" o# h+ E
  12.             "\r\n" \- p0 K% [& S( C; g' M1 M
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");) g6 R7 D  z; m; G5 T, g# v
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 E5 Z# K5 t# E" S1 C% Q, Q
  15.     {% y0 t; {0 P7 a+ t- j! A! Q
  16.         free(frame);# d# s% m- ^$ _, ^
  17.         return;& ^2 r' I$ ~- x+ T" U2 `8 |) \8 d' N6 a6 i
  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" \8 @3 J, U" \8 n' _" F; m" W$ Y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \0 U  A8 R9 \& g' u8 u6 H+ x7 _) T
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \6 C% s+ w) W5 z7 R1 x; _# U: Y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    - W) s6 ?8 q4 P. P8 S/ A
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    5 j1 g; W3 ?& H' n5 L& E
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) O5 C; ]1 x5 `8 @
  7.             break;# y* z( l* q5 v' T8 \
  8.         printf("sending frame\n");
    & S8 x6 u3 E/ v3 m8 G$ P
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    % Y) H  T6 [' A, f' S
  10.             break;/ A+ @# s8 f7 l4 L
  11.         printf("sending boundary\n");; b9 n" I, R* H3 A+ W: b- e; |! W9 Z
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");1 U8 Z) S* k! i4 i; D: D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 Q% L) [; S& z$ {% J
  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。


2 C+ b# k6 q, `

$ _; |! d0 n1 _$ z, y; `, g' U6 Z
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:/ w5 a' u7 n7 ^, |9 C
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)6 r3 K" [4 \4 B: j/ U3 g8 ]! _
  2. {
    + x8 k! ]" N0 Z! S) ?/ {
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; P2 ]7 R) Z! I6 ~, t0 \* U1 b
  4.     if(*socket_found == (~0))
    4 O! {7 V6 u7 |8 _0 d4 H0 _+ g7 A# H* K
  5.     {; t$ S7 H: E6 c* O4 D4 {8 a
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ) _& k8 E6 ?1 k& ]5 v
  7.         return -1;
    / O# [: k: g3 s0 H
  8.     }
    " ?4 r$ W: H1 w  Z, Z
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    : d* x" r* H8 j: T# u! |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ p/ s1 I" r# |: D9 n
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ z- Q" C9 N3 ]% y2 Y8 e8 S
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);9 r1 v, |  Z1 [! h; H7 `) B
  13.     return 0;
    : U- d4 {6 R" b3 C) y: u4 @: q
  14. }
复制代码

- x% y! C2 i6 w$ Q- I% S; k, Q
7 W5 A7 ]; t! d& L( q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:
5 J8 d6 \; L$ @: S
% {( d& O' o; `" C2 p( S/ O+ P# L+ }2 R' j9 g
  1. while(fend > 0)
    0 `+ w" M% e6 u8 d
  2. {# _- I" x4 }7 T3 e! b1 n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    $ K4 @4 R5 V8 `6 X1 C- d
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    , W' t$ X# Z/ Y' b7 N, J/ h5 W
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)1 x0 e2 {: Q5 v& y4 h, t" L
  6. {: k4 |9 B% V1 {. R: E
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ' J2 H- g( S% f/ |; |
  8. picture.fin = 0;1 h: Z; z7 b: L& P
  9. }4 @0 b$ k0 _6 {1 h
  10. else
    5 g- b/ W/ w4 K- X
  11. {+ r/ X" r" ]1 R4 x. x5 z+ f
  12. picture.length = fend;
    ) k9 P. o, ^3 K# g% N8 X6 Z. J" G
  13. picture.fin = 1;- W# U0 g1 ^# U9 P
  14. }
    % \2 C" v' G9 W* u/ R. h; L8 e1 ^( u
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & \/ H/ R' {0 M! x. u( M1 l# p7 V
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 @2 O: }9 U; s7 ]7 S
  17. if(sendbytes == -1)
    4 N  [8 R* W; N$ N' s
  18. {6 y* S" h  o3 x, L/ t
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");  ^3 N: Q. [: p* s+ l: z) Z
  20. return -1;+ I7 m8 M6 q# `5 c( ]# Y
  21. }
    + x% }+ I4 N$ q: C+ d
  22. else7 }& Z, }/ l0 F1 U  d5 Y
  23. {1 S( r* [) O8 Q# h; F8 i
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / S3 q. z/ M1 H, f7 F5 Y, S3 q
  25. }
    ) w4 ]% T$ ]1 M( O3 B( z
  26. }
复制代码

/ o' U. [4 @9 l" X
3 k* K/ E! c  S

& ]' Y$ _/ Y( Q5 N6 u7 ]# P

: C7 u' P2 `; l7 liMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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