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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/ i. c% i+ A7 \, M9 f

1 ~* R9 s3 g2 D7 S7 W! G" X1 ^

/ O" z/ i- r$ \9 h; U; X& a+ Z

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( @- t# }( C/ K& z/ _

9 c# N0 e/ Z! \8 f7 {& u* W

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。

, ?) D' H& i: ^, H) B6 c2 H) m

, x$ c( k2 Y" p/ K& ~

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。

    ' E3 E/ E; a- V/ G8 R$ s# o

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。


% b; g, {; Y+ B! K' i  i5 a. a( G一、HTTP网页服务器; g6 ~  o" b% ~7 t+ n+ A+ ~! J9 ~

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)0 J/ ~) F; S1 n5 W3 F. ]
  2. {  V8 p6 P9 d! t3 [+ y/ k. m
  3.     struct sockaddr_in servaddr;. |& k8 R( O" u0 m: O! v
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ' `: F/ R* E% Z, T0 g! @
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));; ~0 f" a% {. Q
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;4 T0 H! P% J, X  _4 v1 S
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);4 Z# C0 W. G* \# @/ {
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    , C  S5 l3 L. {$ i& W2 A
  9.     int ret;
    ) d  \1 L9 i# ?0 M4 ^6 z7 R" }: l
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # C7 W) Y7 q& s# Y; ]* u, j" z4 Z
  11.         {' M/ \8 _/ W) _$ ?. m8 c% N" e
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);7 I. P+ w* u9 t# v# c( S! [
  13.             return -1;
    # u! B$ ?% p( {. g( U
  14.         }# I/ b, j3 K$ O" `. k0 s
  15.     int on = 1;
      Z7 P( F. n% W. B
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)1 W, m/ U9 @% R2 O7 q
  17.     {$ O% A5 b: t1 H- m! ?  d9 k7 Z- H
  18.         printf("setsockopt error\n");
    * p2 v( w/ N- T0 W" A
  19.     }1 ]9 G% w* l  Q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 U# g" G9 n, z& H5 N0 M
  21.     if(ret == -1). d2 t1 O# S0 W0 z2 {
  22.     {
    # R, s% q( K' N, Q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 u* r) u. O! P( G
  24.             return -1;
    $ u0 v/ v  |. c
  25.     }
    + `+ m$ }& u+ V
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)" p( z/ H9 ^. \
  27.     {. z8 V0 P+ p. s) k/ v9 M
  28.             printf("Listen failed!\n");5 P2 h. X' U7 [* S3 x
  29.             return -1;
    9 _* g6 J7 S! q! O. S
  30.     }3 I: W* |, w% U) X' X1 S; Z, [
  31.     return 0;! Y% @4 d7 ]: C! K5 W. f4 Q5 \. v" _
  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);
    - V3 |: A9 m, x* H' V/ M3 u8 [
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ' }7 Y* j! C5 W0 X9 n0 `! l
  3. {
    9 n* P4 G- o4 l' ]% M
  4. 。。。' k$ V" _0 M- K5 F8 V& _+ f$ e
  5. while(1)
    2 Q  Z* q3 i6 A: W' ]+ r8 T: M
  6. {
    & [: \( C1 r1 k$ X$ x0 G
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);& B. {9 _0 y$ b
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");* U. V) s, e( O! b# r
  9.     。。。
    5 }7 C# h) e, W
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);. u$ i7 a3 r' W& @" l% l
  11. }
    : i1 C- F& O7 r( d  w( W$ _) W
  12. 。。。1 x1 O3 l' h) Z
  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);6 u) q2 E! m& Z6 F& [& O
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;* [1 o% L6 Z( @2 P$ r3 g
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    / P3 G- [7 d: l7 {9 R: [" k
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    6 m' }4 X5 ^  Q; R9 d
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ! C& J( x1 w2 B. a7 s
  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;0 V- T1 |  E. V+ X0 {  k5 [0 o
  2. pthread_cond_t pct;9 E) ^- d2 m: C+ l* Q5 e; _! A$ Y
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ! X' _: v6 g4 ^$ ^
  4. {
    8 W- S) U2 @! H3 X" @+ N
  5. ...
    0 d) o6 l' F, W5 O7 |5 Q
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    - \8 d3 x7 `6 ~8 c  ^2 u
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    * c3 ?5 i& @( f- f$ B1 n5 G
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);+ y3 |$ Q' z! A% T* L
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);" d, u. P. E8 m7 H. X, q, B. o
  10. ...
    ; q+ b  ?$ r' A4 P+ k1 f: a; R
  11.     while(1)  z- D' q! t8 R# W: }5 Q
  12.     {5 ?& C$ F1 J: y- g: t
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);6 ]% e1 u5 q3 r% C+ L4 u( o
  14. ...
    & H( I0 A7 M7 n. ?1 _4 x
  15.     }
    6 H: ^! V. A" K9 R1 I& x7 s/ |+ k
  16. ...% t+ c7 }8 @+ v! D4 z
  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;">( a6 |& W/ ]  K% _* L: K' c3 k
  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" \9 x& C: e4 z% Q9 {! i
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \3 [2 A0 n  N  \( L; r. w
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \' e! D+ w3 U4 w9 Y9 @  y0 w/ v
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    3 P, n% Y, d9 `7 E( u, g; d/ m
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    8 U7 c& U% ]* d: c7 y2 y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"  b4 Z5 l7 l; F' B" j
  7.     printf("preparing header\n");) P9 o9 \- a- g/ J) f1 ?
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \; h7 g: k4 R6 f9 C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ' D. c0 a' }( q9 \$ ]
  10.             STD_HEADER \' Z7 ^0 v  l+ P# f9 G
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . H3 Y5 X7 E: E$ ]# @& r- r" v
  12.             "\r\n" \, h+ L  n$ a, y) t4 x3 A8 a
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 B' i. U+ O2 X( f1 A6 Q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ g# a! y4 F, x+ E( ]7 }' G! `
  15.     {
    7 G, ?* K5 }3 _5 Z
  16.         free(frame);
    . F& D+ t; d# |- M; o9 A
  17.         return;; g, L$ m0 b7 J1 c0 B6 ?: p. f
  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" \
    ! K. v* O& K: u5 P: S+ H9 f8 Y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \1 z( E; p% `* l" u3 H
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \( G( e. u# @4 y2 l
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
      R# Z& D* V0 n1 h+ T' J5 V& `
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    & s9 |) s. _  U. s5 o
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 Y+ l# l0 D/ ~/ I
  7.             break;
    ( p% d* O8 F4 q5 i, C# J# g
  8.         printf("sending frame\n");6 B3 O- l* q6 K. C
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    $ I4 ^0 g+ y" d  A* m5 h# E
  10.             break;
    * T2 [3 Y$ ^, D: `' C
  11.         printf("sending boundary\n");
      s! G% S4 _6 n( z; F9 y
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / j0 l  m" p& u# v" p
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- s2 a5 [. M% c  d3 [' r" w* b
  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。

- Q$ Q9 S: \- t" p0 o: z$ l


- x8 |# W. q( k, o二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:' r: i* g0 m8 r1 x
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)/ J# d9 b( e* g5 `. j& L
  2. {
    6 K2 Q* m5 \  j1 w2 z; L
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" A- \0 C) Z5 V8 h7 ]
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ! _$ l' o3 {0 Z2 _3 G- r4 H
  5.     {5 W! E* z3 M( d4 b- [1 z) t
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, w8 o6 Q, K- S3 Z' m
  7.         return -1;6 O) G5 Y0 i5 d' u, f; N: V' J
  8.     }' a4 @3 {. E9 j1 s7 @
  9.     addr->sin_family = AF_INET;4 O9 z) ]8 Z! L3 e2 h7 Q2 t
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);4 ?4 x! O; L, Z- F" P2 Q
  11.     addr->sin_port = htons(port);  v. g! _- G8 J3 _6 N' L
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      p1 Z! [( X) A
  13.     return 0;
    / @7 h7 _& i/ H; z9 S/ }
  14. }
复制代码
4 k) m4 ^5 g7 W0 f

7 u' Z7 C2 F9 y9 \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:' X  E2 A+ o3 p* d: E( ]

: Z1 L  l% N: |3 ^; C+ P, y: O% K7 [4 F
  1. while(fend > 0)
    0 q* C9 ^% P5 n. Y
  2. {
    7 P3 v" V3 i9 a' D. V) y; B/ }
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    / e4 s9 s' h6 P9 O1 I
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);* U# M# l+ D/ J" V$ U- J0 |$ A
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)+ C' ], y6 b, z9 E
  6. {! t/ B8 a2 ^  S% S( \2 h7 C" t
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;4 C( n+ }1 l3 m/ J, Q
  8. picture.fin = 0;
    # z1 N) V: S( U1 |( y4 A  n
  9. }
    ) A9 L+ D1 J* s# _6 w: T& l
  10. else# S5 @0 l, i( N) Q& `, X1 \- S' o' u
  11. {
    * I) M: K) ^  n& [4 `
  12. picture.length = fend;# N  r: b4 J; i. C0 z
  13. picture.fin = 1;
    * w" c2 }& \# @$ J
  14. }
    " X0 V/ g0 G: v6 X- ?
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);2 L( `! A- `. _7 T. J4 e$ d
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);6 y2 V* f4 E0 r) R6 z+ w; ^+ Y8 F
  17. if(sendbytes == -1); u" i  @9 X  C! f" T: W
  18. {" I3 W, ^% W/ \2 O4 K" E
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 c  D; ^; G, ^6 F+ `
  20. return -1;
    $ B+ `  D0 {& A: u' J- H# u
  21. }
    * ~  B/ A* r. c: `% [
  22. else
    $ u  x1 J, d* L* |8 X4 g& q
  23. {$ |# E& g6 [8 |; N9 L: d8 G
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;7 [- m) e" ~8 @- ?! G
  25. }
    4 ^+ a) k3 B" q4 u3 D; v
  26. }
复制代码
' g0 k9 t. W0 t# d6 r

" U; ?: K" [- g0 s


/ W0 I$ S. V' W  s: a/ T1 M0 S
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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