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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 3 N! N8 w* B/ s2 L) I' i' z
3 Y+ C) m8 U$ c% T$ E) {& ]


" U' g0 F7 v+ j: V; x

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% w0 V& o8 s8 f5 G& ]- b6 a

2 B' e) i0 V% ]

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。


  q3 q8 Y: e- b/ A8 z( _


& \1 S9 n" J( j! K/ i* q

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 g' {, V; i: R

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。

; ~8 ^8 R7 z1 c0 f
一、HTTP网页服务器
/ k" ?3 I0 R" r

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)
    / R$ N6 G5 K, N; x' L9 d
  2. {( D/ l; J! q6 Q2 }9 c
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    . q8 M) V7 J$ v5 I8 w
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ( g: ?! z  a# Q* z# ?5 l, v
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));: j* d8 W) u$ J$ |
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;: a8 y& Q4 P7 R0 d' `  `
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 Z# |3 B+ V' w: f8 q" T
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    , ~9 E2 c7 z9 Q
  9.     int ret;
    / V  ~. I' {! |6 w" a+ M+ r
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1), Y9 X9 J/ d) p
  11.         {
    ! Y7 u: Q% l, g8 R- b3 j
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);6 g  ~* l& G9 U+ Z% R2 `
  13.             return -1;
    / o+ b9 X9 t$ T, T* q& Q& @1 r! e
  14.         }
    / P4 D- P$ s' G1 F5 p  C
  15.     int on = 1;
    ! |% O+ A7 N( T5 {/ l+ l0 K
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 G4 J1 R) X6 W2 B+ A* L, k8 i
  17.     {/ l/ N+ x; O6 [# Y0 H6 F
  18.         printf("setsockopt error\n");# r. G  G7 {. k) d0 Q
  19.     }) V! B- U# l8 B
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * c* d5 e% D9 d! P; c% Z/ ?
  21.     if(ret == -1)6 s( c% E2 f) z4 `
  22.     {9 s1 v! m" j" O0 R, m$ L
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");$ ?( \' [& Q' {# Z
  24.             return -1;% ], N: d- f  E5 h2 w' G
  25.     }$ g* S( ^7 K. \5 S; x
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : W; ~. X% J5 }' h+ F) a
  27.     {* I5 B6 C  a# [7 M5 g; S
  28.             printf("Listen failed!\n");; I# r. c  Y: t7 n9 F
  29.             return -1;
    % g- U1 l5 @1 S% \( E: V/ M! N7 h
  30.     }
    ! r9 L1 S- }  d0 P4 t
  31.     return 0;& _( ?( e. u6 a  t4 z8 s  H+ q; H
  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);$ d$ f7 e1 w2 }0 k0 }
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)8 O6 o! U, e% q! n  b
  3. {
    2 f* [# S9 m* \* @3 h# W: Q
  4. 。。。$ ~  a* l( P- ^$ L$ E& S
  5. while(1)& ?+ k' D$ y5 ?  N/ }
  6. {7 N& r6 t  o0 t
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);; q* Q8 F: I4 U0 Y; j' I# H# k
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    8 O- o* f; @1 }/ G6 y& z, p
  9.     。。。# r! f/ O/ X8 ~% a
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);- Q2 T3 f" V/ e  @
  11. }
    ( ^) g$ T5 E5 l7 b
  12. 。。。2 G  V" P' n% C' I
  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);, l& d- I% a2 y# U+ W7 T; W# F) ^8 T
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;6 G8 V9 Y1 M7 E
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! b- U# v, d3 U( }
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;3 V% m& ^- w) K0 n5 v; v
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);/ G9 k. U; @: ]) F4 c
  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;. Y, T$ T* m! T+ H) S8 `7 e
  2. pthread_cond_t pct;8 W: q1 w6 _& Z* T( T( A. Y2 Y+ `
  3. int main(int argc, char* argv[])8 c- f' |9 c9 w, d# \( q- x  V
  4. {8 T5 z& |2 b- F
  5. ...' P2 C" A4 K1 M) D( b5 E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % F2 E& |* o( h* N5 W7 C& v+ A
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    4 d/ k5 G, v  c
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);1 \' ~& b: u; d
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    - _0 t1 g& W: d  j: V2 U; B
  10. ...; @$ i7 W; m: G# @/ U. [) V3 }8 f8 p
  11.     while(1)* x2 h/ N& I6 y# [2 U: \  F
  12.     {
    0 L  i6 n7 b& i  M
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);* K9 g1 T) u( K1 r' U: ~& o) ]
  14. ...0 ]1 l) `# ~  S) W/ p9 O6 o
  15.     }1 L* B! i8 Y! t' P. A% p
  16. ...& K; n8 G6 i. d
  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;">: p  _1 x+ D/ h1 `5 Q. w) O+ L
  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" \$ @4 Q- g- B! [/ @9 Y
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 J/ v. C6 E6 [5 ~. K
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    , L$ n2 b( O, o) K# p" I
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    % m1 V9 o" @0 Z- |' l) O$ h
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n": N+ ~: Z2 W7 e. r+ s" b( c1 o/ M
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    4 r$ W# E" f% Z3 w5 ^- N
  7.     printf("preparing header\n");- F4 w8 R9 J% K. `0 w/ @
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    : m* J7 p  ]( I% y9 @; s) C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    0 r9 N% _4 B: M( `7 G1 O' u5 w* T
  10.             STD_HEADER \* y0 V. N8 N" j# B
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: E+ ~) }, {! T4 H
  12.             "\r\n" \
    + Q9 M9 n+ n0 U+ O0 \2 n
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # G. o* ?/ g8 _5 t
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ O5 O8 W; w8 O0 ^
  15.     {
    9 K+ E4 h% J, E) c4 P6 @2 [1 ^
  16.         free(frame);
    5 j1 I# z7 I" F& l
  17.         return;
    ( p% G" y# c; F" v; }
  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" \
    ; x' w6 Z/ e  F" j/ P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    & t( _2 i$ G/ \# k
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \" l6 B9 O! b2 c  e* Q$ n* @
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);3 _( ]. n0 ]+ {" j( s  c4 X
  5.         printf("sending intemdiate header\n");# n3 k" Z& s1 Z: I
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 v, {) I! R* K" W% N7 l" A
  7.             break;
    # j, n. v' j9 n1 e: z& l
  8.         printf("sending frame\n");* M# q/ K- G# l! g/ @2 i6 a! X
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0); k9 {8 M1 z5 h5 ~6 m5 p5 b
  10.             break;
    & j- _9 m. D2 h2 u8 P: ]
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 {$ L4 f8 w, I$ l8 y& [( e, d
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");- R; F( O) ], V6 S, h1 A% F
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + r& W' o( r9 k& `4 T6 P
  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。


4 G, X; ^9 W8 N4 q8 i

) g# T- {/ L& x5 j2 F: s
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
  w' @: t* B! _- V4 f. l4 Y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ; Q7 b  ]1 M" T& N) |$ Y$ V; a
  2. {
    ( f1 b; F4 ^! R4 X
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    + r; ]$ p; h1 f. z$ \
  4.     if(*socket_found == (~0))
    9 ?  c& V# v& S$ j! C! Y
  5.     {
      E3 O6 d5 S& F' ]. N
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    * `8 L6 l4 n+ [( u) X8 c; q+ y
  7.         return -1;  M7 T5 N& W7 b8 \
  8.     }( I" N8 D/ U1 f
  9.     addr->sin_family = AF_INET;7 F1 s1 d% k- F2 a+ w; ^# l
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 F- m$ {2 i2 e6 G! f
  11.     addr->sin_port = htons(port);! i& a4 K/ G/ J
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; ~: W- Z9 d0 D0 u
  13.     return 0;
    # x+ t  m. X* v7 B! G5 O
  14. }
复制代码
- k% i4 I+ c: J1 g3 x+ e
0 v, F% P- ?9 V
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:+ c7 m5 U8 _6 }% l& ^
' R$ P1 T5 G$ W7 e% s$ y

% A2 n4 i# m; Q. X: t  n6 ^- V
  1. while(fend > 0)5 O! y8 r# M) c6 N' x! N
  2. {
    / p6 P' z0 L( N8 G- c8 R! S" n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    , A1 \/ D3 }% T8 X) H9 X* P- l" P
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);) v! a1 N! X7 S  @" R  b# p( @! h
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . o$ S# U) L2 t% b
  6. {3 i7 p1 \. I7 t8 H& I& G( D4 S( H. e" F
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    # `3 H0 k2 ~* B* N) Y: @& n2 ~
  8. picture.fin = 0;
    1 p* |/ a, z& X: e
  9. }  X( |2 M0 F" _
  10. else
    7 m$ D3 f! ]1 o6 _1 t
  11. {  D9 R; o: [2 d! x# o3 s/ p9 K9 w
  12. picture.length = fend;5 e# s( o( R# k
  13. picture.fin = 1;1 [0 a$ q. @! ], B
  14. }4 S- F3 b+ l6 X* G  \
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);7 d4 F& l: g; B+ d
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - ~# |, o0 X; R9 {$ d1 T; p
  17. if(sendbytes == -1)
    % `# {8 R! P3 B: p; }4 ~
  18. {) k3 X7 _# w7 L7 R
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");& r* C1 u0 \8 e* V3 `8 w$ y
  20. return -1;3 h5 i+ A$ x: x9 E2 m. K
  21. }0 f# @! G7 y" S
  22. else4 m4 R) c% h1 L/ b( e
  23. {
    ! a9 L# w! M) Y5 r- C, D% N
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) e/ S8 H4 k' ^* s
  25. }
    2 q9 F2 ]3 s8 v' Z
  26. }
复制代码
1 M& j6 ?8 @! ]/ S( `. W% \
9 N2 O1 w& y. q

# M" H1 {9 ~. H* T/ g5 W. R* j% Y

6 a5 r6 Y3 c/ l' }iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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