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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
$ Q( S8 G9 v$ h  ^1 Z
- \( w0 L1 q- L) y6 m

7 W9 s6 J& i2 k( ?$ I( M2 C: I

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+ I' A. S$ T% A7 [- |
2 I1 Q9 A9 a7 J* 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。

' G$ H4 q6 \. s  |5 |3 B: j


; A4 z" q* d6 {( I

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。

    ; Q/ ?+ a, j& g

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。


# |) d5 R" j2 i8 Q9 ^. ^一、HTTP网页服务器$ x! M" H* P* i/ c4 k! V/ L

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)
    & E- t/ {8 {- ?, N; w
  2. {
    0 R9 X1 K; u9 j8 x
  3.     struct sockaddr_in servaddr;* Y2 V& L9 U8 X9 i, T5 h
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);/ B; T+ V, M& ?' _
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
      m$ Q# J; y( `7 ^" p
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;4 x0 c; Y1 g  ]9 E$ g
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % f% D* j# q1 J
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    2 h4 D( O& b7 B, H- a" _2 S% J
  9.     int ret;
    ' Q: b9 z' H( H& d% V% G) C
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)5 u5 E* Z$ s$ ?
  11.         {& j* A# G! X3 u
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 P$ Z( B" Q0 K# d5 g
  13.             return -1;1 B  i/ b3 Q" w5 d8 n% ?7 m. a
  14.         }
    ! ?. b+ {$ R# ?
  15.     int on = 1;
    . u( g$ U7 S3 [1 q- \+ N6 S" ^0 e
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)# B) j) {0 v$ m
  17.     {
    . d. J, V: n% ]4 |! E6 J- K
  18.         printf("setsockopt error\n");. f& T$ W8 X8 V" x
  19.     }) V1 @8 {2 y5 s# r
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);; O* e, G( G( w2 C3 c' d
  21.     if(ret == -1)
    1 R7 u/ M& }# ^9 @. j
  22.     {
    ( a0 t, o6 R7 V1 d! ], Y
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % ?: Z; {$ b/ z
  24.             return -1;7 |- b5 A4 b* c9 B3 F
  25.     }
    . p9 ?0 A" p7 W9 I3 U) F) g) A
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - u* r$ r; y5 {
  27.     {
    0 M# a& g& P" B& q
  28.             printf("Listen failed!\n");. x; a& q0 x* r  K3 K/ q9 R5 t
  29.             return -1;
    : d. k5 o1 Q+ t
  30.     }( ~2 q1 S( p' L1 v. F
  31.     return 0;
    $ K) m6 J. k# v) X) i& t5 D$ [
  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);& C2 N0 Y; S7 M$ h
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    8 `; k. U) O3 U* J
  3. {1 O6 S& h4 G: R- o$ s
  4. 。。。
    5 Z5 F  y- a- V
  5. while(1)# `# z6 Y8 l' _( N
  6. {' r; u5 B; n/ p# ?& b% Z5 H7 ~
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);* U+ e" B$ X; ]& n& `9 n
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : H' `. |9 f4 @' |# i" `& v
  9.     。。。3 i7 j% o' \  t( |* X$ b; _
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 N0 f! K" t7 b  M4 J! C
  11. }4 f. l* J' R6 C# y( ^
  12. 。。。; g) I3 r# G" {6 {+ @
  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);
    " Y0 q' K' N4 |1 j2 y( E8 W
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ) ?' D, B" C/ P
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;, o# Z) r- f0 R6 E! W6 n8 b
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;( O2 S6 I2 j3 E2 y. r! i4 y" g
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);) f% S" l' B4 n
  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;; D7 h3 Q8 C  R' V
  2. pthread_cond_t pct;7 S- L9 e4 q) |+ e! \+ f5 m* A
  3. int main(int argc, char* argv[])6 V9 g5 ^5 d9 ?# ~6 S4 j+ W+ @
  4. {
    2 ?8 ]3 p, v* f5 l8 b2 I4 ~
  5. ...6 m8 R# O6 b: j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);( ]& {2 ]+ L4 }# h" Z& y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    & t% Y1 J/ E* l! x2 L6 t3 c* K
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);, C: @/ a7 M' J, k1 q' h9 X& C9 q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);) N3 R4 m1 A+ t3 X' K7 L1 Y+ P
  10. ...
    7 s0 \- p, `5 M3 V- p, Z
  11.     while(1)
    7 O  k2 S9 Q8 e- v+ W
  12.     {
    & e0 s5 G/ p0 P6 o
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . a  a  L6 O6 i  E& i3 }
  14. ...2 o3 m. j& |1 W) U9 s8 K
  15.     }% |: n7 e3 F  i9 ~4 q: {$ n0 c8 o7 Y
  16. ...
    , J; l3 X, [/ q3 e$ q
  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;">
    " C( a) _2 L' 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" \4 H5 `% b- W/ c8 a0 u
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \) a8 h' f4 |) O7 T% S8 |# m/ w
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ {) ~$ b7 ?! H- N
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \0 f  v1 D/ N, w% G8 t5 c
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ; r& K. ?  t  J4 m7 A
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross") H  K( W' r$ h4 n
  7.     printf("preparing header\n");' _( \4 V4 @. e/ x3 g
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ! H( g5 ^" a1 D, j+ P% }1 C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    4 Y8 H) r/ {0 _
  10.             STD_HEADER \; K' g9 S9 k% [9 f" `# O
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % G  y$ v, w2 a3 ~1 w; F
  12.             "\r\n" \
    $ x" _4 H, C8 o) B7 i1 ^
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % H" E! h& b7 ?8 K: m1 @
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 V4 @7 o6 U; }2 h7 \4 K
  15.     {
    7 W) ]. z. o; W. r* P
  16.         free(frame);; `% B" r, `6 I: E  C" E+ |- U
  17.         return;
    * a) u, x$ \9 C* G3 D- J: G
  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" \
    + w1 l0 w8 Y& v, `: a9 o, D
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    + P" s" t  P2 p, J7 R+ q. M9 Q( ]
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \* T; ?6 Y7 _1 T" X9 F) f
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ' U# d: y! H* b5 u& V2 Y. z
  5.         printf("sending intemdiate header\n");/ G3 a$ W, q( q% S& q' E
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 F9 Z. j# A  ?/ X2 p
  7.             break;, w4 Y) D6 O4 m8 G8 Q
  8.         printf("sending frame\n");
    7 i. d. d& w# C" |/ W" I& ?" Q
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    8 N4 @* Y% v7 K
  10.             break;& E$ S% t1 h% O
  11.         printf("sending boundary\n");$ h5 ]4 `4 h2 X  ]/ m
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, b# t# P9 ]9 g, t% C! r
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - D! l* ^+ O5 \( o
  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 \3 _, i  P- d# t, K

3 }* |+ f! |4 P+ M6 b8 g9 {4 b" N
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
" {: L" G7 b9 n( X' T6 Q
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    & G6 `1 b( [! D, D: X4 o
  2. {
    0 K) V% ^: T8 L, {# G& t
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);& V' b! ]& q! S5 ?
  4.     if(*socket_found == (~0))
    7 A; W, a) B9 c) t4 F' F3 I
  5.     {
    8 X6 j* Q$ w6 @- e1 N
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");  ^! e' A  a8 O9 }  x1 t
  7.         return -1;- e- v* A6 m+ G  e
  8.     }- Q6 Z/ A' g2 q7 s$ G
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) u  E; [: _6 \5 ?& F: |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 @- L2 X* O6 x. _) E8 K0 C- S9 K
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! H. L9 a5 X* m1 J3 U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      Z! c4 ?! p* d0 n- N  t
  13.     return 0;/ _% b$ ?5 j# X# E2 Q6 m
  14. }
复制代码

( b! d/ B& A3 B1 |& y3 N  x" w- g+ [9 M9 x5 _4 @$ \6 p' r
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:2 v7 J$ W  ^1 l  T, D7 P

& }7 I' r1 u: A3 G/ ]6 X# d5 \- r) \$ A& Y+ e3 a" w6 H+ J
  1. while(fend > 0)2 [7 M! q7 h* c! F- N7 n) h6 u% O
  2. {; g# t2 w4 c" T0 N7 N0 Z1 w
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));1 q& P4 n% ?# Y0 {4 n- T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);- K& \4 U& b8 k7 j
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    " r1 @1 s' C* ?- p
  6. {
    # O; l# @# h/ }, K8 Z6 a
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: F# h7 y# p2 }; p  q1 M
  8. picture.fin = 0;
    7 E+ q8 Y$ f/ R5 h- d
  9. }
    & Q! S7 s$ t7 V0 z. Q/ W
  10. else( K+ w& {" X2 X# e4 v
  11. {* o# m& X* j. L8 V. f0 O8 j- `
  12. picture.length = fend;8 X, h$ J$ H, w( V2 U
  13. picture.fin = 1;* T1 z& U1 r. S3 O) j
  14. }
    9 O5 o& b' U. f
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- K2 e/ o' b1 u! q# ~; J% B
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : t( m! Y* U# N1 {0 }/ H1 \
  17. if(sendbytes == -1)( O. d6 ?7 ?0 x. _( E1 m
  18. {( g. s" |( d: @4 d7 s! H$ B
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 {: U0 E+ w+ ?
  20. return -1;
    / d& D5 e. b) K  S' T8 f+ o* A! g
  21. }8 _2 T5 f, N6 C) |! ]
  22. else  ~+ Z0 o# b) g
  23. {
    ) R# x' |" l$ u3 h% N
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * H! U5 |- h* h+ ?5 @6 A
  25. }9 m7 D9 U6 W$ o+ T0 U) \7 ~$ \1 ]
  26. }
复制代码

, E9 g$ Z5 D4 B0 k
% p+ D- h8 \7 Z/ f

# S) N6 ~* ~; F, m
6 b% u7 ]0 `: ?
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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