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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
- N: \+ f) N" ]! z. j% r/ r: F* b9 j+ r( X% {4 b+ g6 D


& m2 a$ M0 H3 h6 p7 o8 b; q

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: h9 @* \3 ~- n' L6 l9 M7 ]
7 y( C, T5 h6 e( O8 ]4 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。

( Z+ C- b7 D$ q, C" ^3 A0 u" V% j5 F


4 R: L0 Q: h9 T% y, \6 E

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。

    " f( C  L+ P5 \( @

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。

7 V, \0 X1 k% c/ x4 f1 V* ?
一、HTTP网页服务器
; g; s2 M& A2 K$ w

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)
    ! _8 u1 E! b$ g) I) {
  2. {
    ! l& f7 n# K. \1 y$ B
  3.     struct sockaddr_in servaddr;& K$ ?& M8 H3 [% Q# K  W( A4 {
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);$ r6 e5 A5 |. k( O+ Q5 F% J
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));  N: L6 J; D0 N& ]4 Q* x
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;+ w1 G1 F6 l) R/ l& G* m' F3 |- l# |
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ S$ z7 O" {9 P0 a$ Y% M. q. i
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ( r* l0 Z- f. ]- M$ I) S; P
  9.     int ret;
    2 z' {; J4 u" M1 Q6 B, Y  q+ W
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)* V" p( {' C* T- _
  11.         {
    % j/ ~7 ?9 g. G& Q# m6 i/ J
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);8 @! ?# ?% ?7 N: s# p
  13.             return -1;6 A' p: B( z4 m+ ]
  14.         }8 M  E/ F2 {( Q6 o: v( b: ~: Q
  15.     int on = 1;& _, ]+ }) H& R5 G. r; M4 ^
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 c& s) ?+ Y4 h  w
  17.     {
    : @0 O1 |, N# T
  18.         printf("setsockopt error\n");
    9 X' t1 _) J: s# Q
  19.     }
    3 Q( X, ~3 \5 @$ F# A. F; l0 r% U* `
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);+ }9 ?( R1 ^2 s  c: e) j3 |
  21.     if(ret == -1)2 [. ~1 }; Q% k  q0 U/ Q
  22.     {: m0 B5 X/ d, J. w
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");; }' D+ y8 {' M7 {. q  J* L
  24.             return -1;* @+ ]# ]7 Y* Q) d0 {) u
  25.     }
    4 ]' [  I/ ^7 \' B& [9 D
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)) L& n* F3 b+ B( G7 S' U
  27.     {0 |; ^5 E& ^. U: x9 z+ G
  28.             printf("Listen failed!\n");3 Q8 i/ q7 Y) H0 R
  29.             return -1;
    * Z: }+ F( j/ z+ ~7 Q
  30.     }
    9 P& @0 y1 C3 A+ L# s8 T
  31.     return 0;3 k0 P1 K6 y4 e0 B6 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);& ]% c8 m4 T* |3 U, f8 B
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ' K, d* P/ f8 V- s6 d
  3. {3 S' J  c2 x2 ~* `% C9 t
  4. 。。。% c8 `% z" J! q3 D; x2 x  _
  5. while(1)
    6 W+ a6 E& d1 t0 y3 U7 m! {6 v
  6. {5 s. R' t# u/ ^( F5 A4 Z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);4 s0 M- [+ J# ~3 n* O( e) C6 @
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");) @) S3 c# ]3 K9 @& a' U
  9.     。。。
    & \+ u. Q& f7 g8 t2 M) O% A$ l
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # i; i) d5 c* K7 Q
  11. }3 G- U3 y( W( {8 i2 S, s
  12. 。。。
    $ l# H0 d0 m# @5 T: e3 D
  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);
    ) F3 X$ P+ }, C! U1 A
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
      i1 b) a# q4 Z0 i# e; B. d8 R+ o
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! L! B1 G2 V3 X) e& F9 X3 k
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    " W& }: b, \/ Y& t( V
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    6 }, D! @3 L" n; w' {/ Y
  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;
    " b; W' Y2 Q8 ?6 g
  2. pthread_cond_t pct;; F; n0 L! f) s5 o
  3. int main(int argc, char* argv[])
    3 ]1 V. P1 H' C! O4 j+ T3 f* g
  4. {
    " ]( m* T2 B5 I0 F$ z
  5. ...
    - U0 H6 c4 i0 x. e+ d/ P5 E' ~
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ) k' o( H9 {1 E* W9 J% ?5 K
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% C! Y' @5 I3 d) z6 a1 g5 x
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    1 B* j- z) K+ C% b7 c  \
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);* K$ \. u9 J/ Q0 D( n* l
  10. ...- @1 d( k  v0 q2 A' ]! T
  11.     while(1)
    * `* O  y; R- Y1 M: I
  12.     {
    / x) g# y; `  `* H2 B  O
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);# W2 V! [9 z# t. w$ n
  14. ..., G1 v7 w* V6 i& V$ ?- x2 `/ ~
  15.     }/ n# c+ e8 I2 n
  16. ...- o4 q  a$ L# y, }; E; e0 H8 u7 }
  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;">* m8 ^1 p: t2 D' O
  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" \
    2 e4 h  T1 b* E6 C( q$ ]; g2 I: R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \; a7 n  U% _+ B4 ]2 q% u5 j
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \% {, b3 `7 w* s# ]/ z
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \% N, `4 ^' [6 _; |  h1 d* |( ^2 T
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    * D2 @$ X8 l1 t5 }$ C  U+ J2 g
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"' f7 t' B: l: D% P
  7.     printf("preparing header\n");
    % `! s3 y& Z- i9 l+ [9 u
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ; F' K* c7 }: G. Y
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    % j# B* ?; w% e! N& D
  10.             STD_HEADER \$ o2 Z3 n: {& p2 j0 `* ~
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , r2 c5 q7 Z. F5 F8 [
  12.             "\r\n" \& s: N+ P- P- W* [/ D# G
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 r# ^# D4 l; j: o
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 V2 o' K  |! A- I9 P5 O
  15.     {
      e6 g: q6 R# T2 X
  16.         free(frame);: k1 r4 i7 [. V! S4 W+ f  f; n
  17.         return;
    ; S. R5 \5 {' S/ N9 i, Z, Y) ~
  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" \( G/ l. V  Z! x3 v( o
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    7 c% z9 W+ ~" |( l
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \( l9 k8 |# N" Z. C, K& T
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ' p$ r& |* ~. j4 B
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ( p0 b/ K8 r. w0 K
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* S. o0 {, u/ E0 p1 k
  7.             break;: @& `4 i+ K1 n  k) c& d4 D; }' i
  8.         printf("sending frame\n");
    % X/ w6 h" `; x3 c
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)3 k# r  `7 J( S/ q& P. d
  10.             break;
    0 R' F- Y* ~) Y+ M8 Y. s
  11.         printf("sending boundary\n");9 W2 y6 a3 Y1 S0 S: J4 E# w
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! W/ t! S* S" j5 L4 w/ O0 h2 v
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : V. J* F1 P2 r3 G" ]+ z
  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。

& k, S  s+ E( w" y. r

7 }5 ~; j0 H8 S' U8 u7 Z
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) b1 K2 r- }  Z" O3 V
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)$ `7 a- q* p" _6 u7 l, C
  2. {
    " ]3 t- t* _9 r+ I
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    & u' I' [6 x  ^6 _
  4.     if(*socket_found == (~0)): h. b5 j$ c6 S& O3 L! r: v
  5.     {$ o- b, \6 Z7 A1 V- @6 A) L
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");8 @$ \. H- r- U5 r; P
  7.         return -1;1 e' }. ?. v* ^* |6 H* R
  8.     }
    % Y: V$ h4 y9 d( @2 a' q! U
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    : n/ U9 o) D& l: U
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ `5 s9 o. @2 A/ j) c6 N& M
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 ~% |7 C: ]7 s+ q" r
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ n0 l1 p2 N) Z; _# T' y
  13.     return 0;
    " _2 u6 n5 L5 D/ ^7 R# ~
  14. }
复制代码
, L/ l4 R+ o0 `; a0 {

1 H5 F8 y+ ?& _) {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* I+ |; J4 R* N/ k
" w; R% c* W$ `: a2 |+ A* s5 E

2 G1 @. B9 i( W0 X6 h* x' z2 G
  1. while(fend > 0)$ T/ ^6 h8 y( |" L9 T: R# ~6 ^
  2. {0 ?4 |4 V% P4 @+ i# O( f# p4 [
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));* m& g% l  {* f) Y: c
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);3 Q' ]% B7 i. t+ a: y* u8 }+ d
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)! H% }2 Y: y9 C* ^, N9 _
  6. {
    3 N% n& R0 o; y" H, L
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
      ~+ _( T/ c- f) u( g, I+ l
  8. picture.fin = 0;- e7 y7 _6 L+ v! i% x$ K
  9. }6 {) U, k0 O% h. E! A
  10. else' l+ [" ^, }4 m/ b% n( e* q* w, h/ H
  11. {9 }  g, V; n5 k: I2 Q
  12. picture.length = fend;7 k& a' v  }5 i2 G, F4 N# v
  13. picture.fin = 1;5 |7 e5 f- D$ T* T
  14. }9 V4 m% U+ j* z( C) D% t
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ v. A. Z- r: ~/ B8 m5 E
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & Z6 m' @/ f) Z* W" [& E- k
  17. if(sendbytes == -1)
    ' v( ~4 D* ~0 i3 s
  18. {3 N) Y9 F4 Z8 p$ d9 a: }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ j* B& i& B" R4 J$ Q! I' T
  20. return -1;5 A7 S8 p% P( y: b$ b1 g# j, b
  21. }
    + x! E! Y; V" m' }
  22. else
    / }8 R" H& k7 l* P6 n
  23. {
    2 p! V" _. L# G; i
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;- W/ ]! I- F3 N/ w/ v' ]+ O
  25. }( |8 s  P( ?& ?, B$ v
  26. }
复制代码

2 U" w- m# }) X+ x- X
! J( s) p7 c& _/ G) p" J


/ r5 G. N3 H3 I0 d3 k  r5 s+ O) U  G( |4 Q5 _2 S
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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