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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
4 t3 l: `: b) }5 i  t7 o4 w* Q6 _4 N" q8 w2 D4 D+ e% P

' r  k" J6 _( k8 u4 Q: Z6 Z. \% t

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
8 |- Z" u/ B7 S( K2 k5 x" v$ d( l2 B/ Y& z1 W' E' R

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。


( C. w+ Z. j% P5 P


# n0 z7 B" w% L1 [, y1 p

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& u& v4 E) f' x( X9 A

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。


; e* u) T. b& c3 K一、HTTP网页服务器
( |. s. M0 t6 w" k0 }

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)/ s0 L/ J2 G% X2 l: T0 }
  2. {7 D9 r% f+ G( S4 D
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    8 A0 b9 q% Z, K: ]) R! p- z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    # o+ \: q! p; o* I4 r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    - \; x( t$ o+ j" k9 x7 Q6 I# D
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ; u& d: I! }& X, j/ H
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);0 h, v  T8 M( m" Q& `# F8 P- c  ^9 x7 o
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);6 z- J0 k  s: w  }* e
  9.     int ret;* ]6 Q; r6 J0 g  \: H5 H
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( u1 D; L( }* y0 ~
  11.         {# l. q3 [0 |) m7 r6 V+ f! K
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' p( ]5 @- `' b, Y
  13.             return -1;
    8 {2 v! Y) |& z7 A# @: J9 J
  14.         }" S6 `3 i: H* u$ A" |% ]) i
  15.     int on = 1;
    9 ?) s4 f: n. F! X* G; `# l
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)" i( M# _: B6 |  _2 @
  17.     {
    4 H  `: r; Q( ^4 k3 E( e5 e
  18.         printf("setsockopt error\n");& h' ^2 Q$ Q3 [
  19.     }
    % Q5 H% U; X, K8 C) w- \; \
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);0 ?4 B/ l: H8 b( P
  21.     if(ret == -1)* u8 l% x6 w, d# g9 A! A
  22.     {
    3 }! Z# v6 F/ Q: h
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 y8 L0 J  T' e
  24.             return -1;
    ; S: V. V: F9 y9 g1 R
  25.     }, R0 Z# N1 ^4 N7 j' l7 h
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & X% x' _+ C2 ]+ @  w5 j  @
  27.     {! a- K, Y, y& H$ R& m5 Y4 _- [
  28.             printf("Listen failed!\n");
    : z- G$ \1 E. n- h
  29.             return -1;
    4 R# @5 P, l4 Y6 y. v* J
  30.     }
    8 d3 E9 l% F" J2 u
  31.     return 0;0 }- N, d( a" A( L* \
  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);
    0 C, w) ~2 F5 d; f! i8 B7 j
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! B( m$ D  ?' J) C# _. Z7 p% b
  3. {
    * s" V6 K( n' K+ q4 _: n; S2 ]
  4. 。。。* o' x) b* ~! B: ]# T3 \" A
  5. while(1)
    4 |/ d6 [. m1 J2 D8 q
  6. {
    / v; O# v, N. R, k4 [
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ' M  a* s! a# Z6 Z5 [: m
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");3 Z' y- P2 @- W  P
  9.     。。。) o9 ?, s" n; y& d9 H( T' N
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 p' X" V/ m; c  g; j6 Z" U! Y
  11. }; v/ ]: K* u, c( g
  12. 。。。
    ' w3 s5 ^; R& q! F1 E5 [$ M- d) W% L
  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);
    $ j7 w5 s& k3 k
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    5 H( }' ^0 z+ o0 @
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;$ ^; h, r6 K( z; i6 I# `: v1 o
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    5 G+ y/ a6 N2 Q: H) L* q* S8 T. c
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);% k( `4 q/ p/ h! 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;, h0 H7 t. E5 t* r, p5 F
  2. pthread_cond_t pct;
    % M" t" e8 x, ]/ X" j8 x# ~
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ! X$ T. h4 x8 P
  4. {
    5 [. W3 w9 Y5 K
  5. ..." d8 Z4 i) d& f& q
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);( b+ u# u' Y5 L  o6 t3 K  u
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);' ^8 Q( y% b. A7 O
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    " l2 l/ w9 t2 ?/ k' _5 ?
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    2 K  e. ]& Q, X
  10. ...2 W5 @% Z+ H4 N
  11.     while(1)7 b8 t% u: Z. C3 Z1 q0 R& G
  12.     {; A, Q& w7 i6 Y8 r, o) |
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);! |' ~4 s+ U5 ~" T( Z" C7 V, P
  14. ...
    1 g. p5 e1 }$ u* Q+ Q- M  L
  15.     }
    ! A( G5 n& q3 D& S
  16. ...
    ; P7 k3 B1 Z4 n0 t. ]- x
  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;">
    " K% ?' g% e3 x9 d! A
  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" \
    # d! K( e3 `: z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \4 K) m: }& x! _% u/ X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \$ A! v/ x3 V4 `) Z$ ~
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    4 X; V! C( K0 Y) l; d9 ~2 h
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    % _1 `$ [1 [8 v$ A  V# v6 C% p& K: K
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"( C& j5 \+ Y$ J& {" J2 p7 J
  7.     printf("preparing header\n");+ X/ V% B; m1 a6 n! x
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    8 P2 w4 L* a  p8 ~* e- T6 ~
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    6 e) l$ R: |8 t: |5 a( H
  10.             STD_HEADER \$ ~- [, P9 T0 ^7 {. s
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \# A& }$ p, f7 w8 u9 ~) ?. u
  12.             "\r\n" \9 z, u3 }0 h7 C& U# r  s
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");% v' o1 G4 _) v0 Q8 g
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 E# m$ s7 E, U! j  Y
  15.     {5 [/ P" B: K9 W) Z/ b* u7 i" g
  16.         free(frame);
    8 j9 I4 |5 {2 W: j8 h9 {1 ~
  17.         return;
    : c0 i4 |/ n  T) j5 Z# S1 z
  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" \
    - c$ K, s$ e+ z: T2 z; O! l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \) t7 x6 o' U# Z- G; P& G, N! k9 Y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \1 Q+ U7 ^9 i: d( ?. A- P
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    . n  L( E" z  H) `
  5.         printf("sending intemdiate header\n");) }1 j2 ?- _2 w7 [& ?2 d
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 r' v& J6 c1 [* N
  7.             break;6 |0 B- ~+ Y, ~) f: P9 n% v
  8.         printf("sending frame\n");
    4 t6 A8 y- g; N. g
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ) J6 d& b( w7 H6 @; N% b7 x
  10.             break;) E2 ]1 L5 [/ U1 ]% {2 e! ~0 \) g% H5 }
  11.         printf("sending boundary\n");9 X9 P4 g. r$ K# M0 w; F
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");/ k) S9 f6 v. a4 @6 r: F$ y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( X- i& P0 |; }( W5 L
  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。


. b/ Y- r, U# Q; [

/ V2 l( p) K/ y
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:2 F8 ?/ \& r  y" h* u
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    4 _" }6 [8 I+ P
  2. {1 ?; o* ^) k2 M
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( x- I& Z5 [4 y
  4.     if(*socket_found == (~0))
    : M1 l' D. r" N7 ]) q. c1 n/ c5 a
  5.     {
    $ b$ D* z( F# h+ @* j, k9 x
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    4 S4 m- H( h' G
  7.         return -1;( _1 k  m' W' a7 v& T
  8.     }' C2 A- p3 S# n" o8 B
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 c' `& m' @: ]2 W4 w9 A1 C
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 P% \9 k9 w& I6 @
  11.     addr->sin_port = htons(port);; n6 e+ d8 N3 K7 z0 g( T
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' Y# |$ X5 ]3 b
  13.     return 0;
    7 k# V9 G* Y0 o0 W0 D
  14. }
复制代码
( m- e9 A) v# l$ Z1 Q

! X: w) o3 R! P. H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:
$ O) r$ B: E- }5 c) s4 M) x! m7 ?/ e
6 b& L. J+ c' ?* H0 O
  1. while(fend > 0)
    ( v+ m3 ~0 Y% E
  2. {7 X, |1 X4 n$ l2 F& K4 o6 R, ?
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));% q8 t8 W6 _# j. O
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ( h* G! k+ K, D$ S& @
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN): N  L8 X# j/ S, F" x  o4 e9 O2 b( @
  6. {7 `* R9 @5 W& _- ?2 g- x# F
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;  Q! I+ i2 O, v
  8. picture.fin = 0;
    ' }* s# m5 \. a: v4 O. F) ^8 J0 s3 @
  9. }9 v0 S) }! n) d; [3 }# G
  10. else
    . M* Q- |" g% D) q
  11. {
    9 `, Y6 X& q+ F2 F" ?
  12. picture.length = fend;
    7 P# R# h% w! j. H1 L
  13. picture.fin = 1;
    ' h  J3 C3 B) ~3 m1 K' |/ Q4 D
  14. }
    ) L& Y7 f# R$ L" `+ ?, L
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);' }, D: X! F$ G
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( k& P% K7 \! J' R
  17. if(sendbytes == -1)1 D# T2 ~& J  y
  18. {! I& s0 e1 O8 c( H0 I) B4 i) N
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");) N$ i+ Q, [) F$ ]  x
  20. return -1;, O& g7 b# Y0 x5 W/ x3 C3 f
  21. }/ R' m; s& x- c. O
  22. else
    / v* k+ W) V1 m( i
  23. {
    ; y* k* t4 {' f% ]3 \/ N: N) _
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 w! F# D' L/ O3 m, D
  25. }/ R5 k3 L* g$ B( C1 D. Q. n: Z* f. y
  26. }
复制代码
3 i; j; X, m% K

- |. a0 ]3 `6 k( G


) i/ Q# w2 y0 q  b# b% \, V0 v% }) n9 h8 l  z2 e- Z7 r
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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