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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
  b1 G7 F  R6 r' `
# `# @+ q2 _3 A- l6 _( X5 ^

3 P% k8 s9 A1 R; M9 S' {

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
$ V4 B0 ~( D; w) X0 [) T" v
) `0 U0 R" r2 `1 c# M6 o

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。

, R# |- x! l. {9 F5 l


- J0 p( W) N- c& i5 N; l

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。


    * D% p" o  G  t" @2 a1 G8 v- L

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。

' b0 [& @. r( d& F! L3 C1 A: a% k4 I
一、HTTP网页服务器
/ a5 c& Q" d7 x

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)
    & @! i* S# b7 y& {
  2. {
    6 M* ]; S7 g: M* l2 a/ k
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    , A- u$ u- h2 g1 {3 g  R
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    $ \- p2 D9 s; N4 V. o& \1 c
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    # @. q: y, p) M
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;2 h) l. p0 S5 y0 m& {
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; E4 C8 F: ?/ T- U3 }
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);' J: f% r7 ~- [: |
  9.     int ret;; g: p4 i& l) j( c0 ^
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)8 N' e, D* M. R, B0 p" w
  11.         {# z7 p' Y, ^3 P/ f8 [+ @1 P
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * M* I, e! c9 \  m7 V
  13.             return -1;& H8 M7 L: U6 L$ k7 `
  14.         }
    9 k/ z: \2 y% q% x$ y1 {' K" L
  15.     int on = 1;
    0 t! q: p! `/ K) _6 p7 q
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " t3 s  Z: o, A
  17.     {6 i) y. @8 ^6 B& b3 R0 M
  18.         printf("setsockopt error\n");
    8 Y# y) X& t* S, x0 b1 a
  19.     }' g* ^: N1 F  H, h0 R
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);  N/ o$ j# ^" t! O0 I
  21.     if(ret == -1)" v& v$ p7 n) s4 U+ T  h/ h# l( e
  22.     {
    + R0 B; p# K* v2 W- |6 J; ]
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . b. o  j. c7 m6 z3 x* v' o
  24.             return -1;
    1 n8 x1 Y7 r6 I" d5 [
  25.     }4 ^& |( a" F( y0 u
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; ?  D' s+ r! A( K' `. P/ E
  27.     {
    4 \6 U7 g" c' u* G# N$ {
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , c5 U+ K7 {* C
  29.             return -1;3 U+ _; v# C9 ^  E2 @4 n
  30.     }
    0 o' a- V) ]! ~1 V5 R! X! I
  31.     return 0;
    , _2 Y) h& n7 b# s- B, c
  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);
    " v  Q- T  Z; g# {2 [
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    " C4 b+ H7 W! j8 b0 l
  3. {
    ; R, f7 ^  {7 U
  4. 。。。* w" Z4 D2 i' V. E
  5. while(1). y- n" X5 P# N1 }
  6. {4 R& e$ o8 P2 J! ~4 l
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ; I( C) k; c; c9 M
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");, l& C) e2 x! {' v: `
  9.     。。。
    ' G6 a6 |9 Y: ?$ ]
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);6 a( Y% v3 o! d4 U* X6 Z# H
  11. }# p; ?5 O3 V6 ~$ t, T
  12. 。。。. `! i  P( }& A) ^( T) s& j* G% n
  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);% @% y7 I/ g: T# ^
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    & s4 Q1 I5 e& l7 X. Q* a
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    6 e: @2 z6 |$ Y; o' t* h# j9 x
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    4 d+ g$ d9 B) g: W
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    : r3 T, C# M: n) o& s1 }7 Z
  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;7 F0 s# e0 s+ [" ^5 n5 U; u
  2. pthread_cond_t pct;  A/ O& V3 ^# h/ d$ l! v
  3. int main(int argc, char* argv[])' s* B; F- L( J$ y0 }
  4. {
    % s; l' C5 I0 ?9 f& O
  5. ...
    ) M( t- a3 t1 `, g( J$ ^
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ; @/ x0 M5 A7 X% B8 M
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    % c% b, v7 N. t1 I1 S) y0 G
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    3 E" _* I8 [; y9 |+ l7 D2 P
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    " b% `9 z$ H6 i, ?
  10. ...
    / T% s9 Q+ M. F: q
  11.     while(1)  x: ~' Q9 r' u2 V' f
  12.     {6 y  s3 `, ^/ c( w  O
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);+ ]" r4 k' C- s" ]* \" N
  14. ...4 j$ ^6 r# n" w6 P
  15.     }6 {# M1 y8 x8 _# P9 z: ?% ]  Z# T. O
  16. ...6 a  @, i3 i4 B# q6 ]- n
  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;">' U4 H9 g) X' }  D& R3 ^
  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" \  l% F. ^% M8 A: W& i* Q
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    1 k$ o+ g% K4 r& V9 a( m
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ! E7 {1 ]7 m! {! K2 E
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- F; S/ u$ o5 t2 M8 E
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"0 T" [+ [: {8 S
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"( K8 e8 P8 b! \- r+ a4 G2 f
  7.     printf("preparing header\n");
    , \1 Y8 e+ P' C  }! E: e
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 y+ I1 S) \* f: z4 r" v% A& u" f, H
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \3 ]1 O+ B* d# Q/ A2 P
  10.             STD_HEADER \' ~; a  _7 R. j; Y! Y( |% J' H0 p
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: N5 W9 K( S7 P- O* y! o
  12.             "\r\n" \4 c: j8 _% S  n4 t; C9 V
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");: X* Y2 b/ E3 U6 h6 I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , ?; p1 f2 H) ]  X# U' W
  15.     {
    3 t+ Y; a+ \1 y! z- n# v4 [( m
  16.         free(frame);
    3 Z5 ^  G* D' u8 w( O7 ~4 Z+ R
  17.         return;
    + j! \, w, ^8 ?& r) |
  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" \- y3 t: _1 h  l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \3 f* U* Z% X: b6 T* d
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \4 b, K( U! z7 O$ E" q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ K! {9 |8 p+ I
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 v' `$ v, ~4 }. k3 V7 r  g
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # [( u$ g/ |4 G# B8 R
  7.             break;
    : T4 Q. `1 {; n6 j+ Z8 V, L& j
  8.         printf("sending frame\n");
    ; Z" t' Z9 ^& C& N5 H/ N
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)! s/ c7 ~% y3 z0 T8 Q0 F4 ~
  10.             break;
    ! X# f2 ^" X3 e5 |" k/ c
  11.         printf("sending boundary\n");6 l2 B$ f* N0 u* b7 t1 Y
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 y4 M+ P9 Q0 x$ ^9 `, e& a
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  k* v* Z8 x0 u6 I- A2 W. F
  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。


9 A1 e! W4 K' _4 O1 C( @$ l

! A% S" ]1 d7 n+ O# J2 u
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
; h* N. p  F# D/ D# a
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)8 j  R+ q' M3 ^. E7 Q, F0 x7 c
  2. {1 T0 d" h0 [: ^# H
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    2 e0 ?$ l0 Z+ h
  4.     if(*socket_found == (~0))6 S) k6 D  G) W8 u; d9 q7 l/ p- x- A
  5.     {
    6 P4 I/ k* d- N! n' I* i4 j
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ( Q7 g4 ?& e* a3 K& x6 l8 x
  7.         return -1;
    4 W; @( n0 b6 D1 f: c
  8.     }
      ]; H4 r6 ~% [; u/ m
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    % |6 A5 Q% ?: s, C2 ^: G9 U
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 H& b2 @4 Q! W( k+ n7 h
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    & ]& a5 p- [1 X% S$ d2 M
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 w2 X# S3 m. e3 v: d' ?/ r
  13.     return 0;
    # w# V' ]6 ^4 V# l! V0 w/ m5 m
  14. }
复制代码
! L# u. ^( p" V* p  l

) b. S' @0 E: O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:( c& n5 _% l% Q3 Q7 ?
4 X" o' `$ g) |6 f1 x( I* ^5 h1 F

5 @8 @( j1 ?* f  _; i& R+ M- C
  1. while(fend > 0)/ F: a2 f; p3 s9 h' \& h) L/ [  I
  2. {* T/ i0 m) t3 |
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));- A3 o% L" E% B3 o2 l, z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ) B8 J( O; o4 M+ H
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 B3 @/ F, t" S% {
  6. {
    ( G* ^& x4 `- q& @. Q, Y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;; N  _! }* X) F5 U/ R, P
  8. picture.fin = 0;6 J% A5 u7 F8 K' W" P2 _
  9. }) Z/ H8 H, B% K% S% }
  10. else
    ) E5 V6 [. v( h( z6 ?" e8 }. Y8 ]
  11. {5 f. {- f( H0 _3 w8 q0 S
  12. picture.length = fend;
    ! u3 p* U7 z7 Q, z/ F
  13. picture.fin = 1;$ Q. E, G8 j( h# ]1 ?( {
  14. }
    + W1 z2 e+ e8 K) I; k1 t& A) x
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    % ~7 W* q7 _8 B! Z* i& v
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);7 T1 r0 q/ @7 c" Y! {
  17. if(sendbytes == -1)
    ( a+ m" d! [  w. _, V
  18. {- v* [0 @2 h  I. M
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");2 Q' e. `. q4 Y  `/ [
  20. return -1;" m& F: m' A( u6 C* K
  21. }6 E! M% L; T. g$ A
  22. else7 E, k" S. i" z# I4 o' P0 ^
  23. {5 p1 j- e) I, j, @+ U& y
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' u, m8 c/ t/ n4 f) g+ f* M9 E
  25. }
    6 b3 C0 c' l0 B! C
  26. }
复制代码
# `7 C+ N* I6 m  H8 s
2 @3 R& t$ Z3 K( K: {6 j4 P' H


6 t8 S! v9 O' C1 j7 ]
) H$ G2 G5 m; b9 q2 Z0 x! _5 U0 \% ViMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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