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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
+ D2 g3 F7 A7 J8 M% ]; m  l" L, S( {& o( N6 J8 h


6 y* k! i# Y9 N9 p8 ]2 b

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
3 e0 X6 g$ i0 O8 P. L& U3 M( d9 m: q' c) F. H* Y# 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。

0 ?5 C- d6 p# s; d: i


" O1 a$ \2 j+ z& G; V1 d

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。


    ! O7 y1 K" {3 p* t4 B

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。

+ S" I; \  g$ s. g. P/ G: i% E+ C
一、HTTP网页服务器
' d: D2 }) K3 U6 g

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)+ h: _, O  t+ m6 l- d/ f0 h. d
  2. {. b5 ], ^9 o  T5 ^$ z- E
  3.     struct sockaddr_in servaddr;& k( i& e( D- y9 b" K5 p
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    / u( e2 V1 A) R* K. l* Z. I
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));6 T* _0 U  @+ k9 E% J" M5 A) i
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ! T& c9 H$ Y, W) P3 C/ b& \  I
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ i7 l2 N/ q, Y# t. ]: b
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);4 o% R: V- }9 k; S3 H
  9.     int ret;9 x+ \+ }2 i& i  y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)) }0 P! z7 h( S* l" ?' a' Q
  11.         {
    5 F  H$ y; y# F$ p9 P1 ]! A
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 c; h9 I8 d  d( f
  13.             return -1;2 M5 w) ]+ M& e  Q0 W
  14.         }
    3 ?# e4 C: y. g% ^$ |3 t
  15.     int on = 1;
    5 ]* K1 @8 f9 h* g& {, R5 G
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( X4 r5 D2 U& [
  17.     {
    . W* ^; C% K$ f2 Y
  18.         printf("setsockopt error\n");: l7 ]" h+ R8 l0 @* V
  19.     }
    % {6 o& C+ c3 q- \2 v# i" v
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);3 k8 f, S9 n3 K
  21.     if(ret == -1)( \. Z4 A  t2 d8 C
  22.     {
    9 P, C9 O( ]! {9 n- ~6 Z. i
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");; H- n4 R! f2 F3 Z4 S5 g
  24.             return -1;
    9 n$ T2 R/ u7 C, W$ S
  25.     }
    ( T. P2 a( V& q9 F5 |
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 Q  g" ?& M8 u% S
  27.     {
    9 n1 t0 c! T" a. T
  28.             printf("Listen failed!\n");" K. b1 Z6 N+ `) x& N1 J8 t$ [. }# B3 b
  29.             return -1;
    4 f  b/ A- L) R7 \7 N1 {8 A4 b& N
  30.     }( Q3 n' b) f. M; C: `4 M1 `
  31.     return 0;$ s5 [  D% A" a+ I0 t( u* |
  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);& N' t* Q3 H+ z1 _# `
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)1 ~- ]; t1 v9 K5 _
  3. {! t  I$ R7 H/ w
  4. 。。。6 i; T% |5 T5 T( ^( v/ Y6 ?: `
  5. while(1)
    & P. A: {& o  x2 u4 w$ E% `" j
  6. {( A! ~) e: S7 [6 `" f0 g' }9 m( x" b
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);4 s4 L4 N$ l2 @3 D9 W
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");9 M5 A1 w. M& m4 g
  9.     。。。
    4 B; v1 h% o6 o) E
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 h0 d5 c8 T9 x+ f% a) ^
  11. }
    2 h- r* c0 e. B# W) B
  12. 。。。
    0 U0 _4 `6 J" f+ T$ ~- O
  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);, X. W: h2 g* u2 f3 Q" `
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 q, x: z1 E9 T1 r! R- X
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;9 C  N7 B8 e9 J
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; ^0 }+ |, d! H* ?
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);; }5 B. }( h; v- J8 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;
    6 ?8 y; p, u' \6 b  r1 l# M, W
  2. pthread_cond_t pct;
    5 b; e+ x: h1 D8 b' W3 R
  3. int main(int argc, char* argv[])
    / u( e' a! C7 |6 P! ?
  4. {) D- Y0 x3 X: D" O- e" C  m
  5. ...
    / ^+ N3 h- Q  `& z# m% S
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);9 g! H6 W$ a8 Q4 m! r
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);2 D7 I6 l' z% h% N; [
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    4 b& e! {8 P. ]; I
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);- b. b+ a/ m7 M: z7 i- Y
  10. ...
    " |$ c- ]* R: E" |! n
  11.     while(1)' r0 i, M# e' |9 P
  12.     {+ {, f4 _# Q$ F4 _8 f0 n, J% r- R
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " Z6 O& \; P  ?* T; p
  14. ...
    6 [( x" G& K' R; a# {: K" L: f* k
  15.     }, m' D* @! I) L! T0 q0 ?6 _
  16. ...  `0 |9 V6 r. r" d4 V
  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;">4 r- o* v7 O/ D1 O0 h  F% R
  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" \
    7 l' V2 e! e/ d( i% J- Z2 }! P3 G
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
      t% f: e: M$ P9 \2 K% H
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \3 n# C$ _, g. h/ G+ d2 @
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \' Q0 D( {. C! X5 W, S2 K3 |' f
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", b+ ^, c! N  t% B. O6 V, s8 _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    0 p/ a8 a* P3 H( M, _- M
  7.     printf("preparing header\n");& g7 m6 U# c; T7 _& p
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \  b0 r# h9 m3 K
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \4 L4 y9 K3 n. R9 s, `/ ^
  10.             STD_HEADER \- R3 r: o+ F3 V5 _
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * {. {2 O; g  S# }4 z4 e7 r. a( b- D
  12.             "\r\n" \- G6 i8 b7 j" Z% f2 P2 G. p2 F
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");3 }/ _- R: O- h1 l
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : O6 z; F: N, |' o5 l
  15.     {8 P3 M0 W' ^4 t( E7 S8 @
  16.         free(frame);
    4 v4 t9 u6 U' H, W; z
  17.         return;
    9 F7 @- t: h. k' g. f5 c+ [
  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" \
    8 ~; C% F4 T( t3 n
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \5 I. Z! F: a% S, D1 `
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \- Z) e' h' O0 K' W' F# M% h, X
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);# K2 x  v) u: I9 y; {& P9 @$ l6 e
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    5 m. j, h0 R0 Z/ s3 B
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 Q( g7 f  b7 l) _! _8 H$ O7 p
  7.             break;
    ( R) Y5 w4 U1 A- i; d
  8.         printf("sending frame\n");# K: X5 }/ N( A% h+ X, f
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)! d/ ]2 D# E8 a  b4 ?1 t
  10.             break;) q2 `6 i3 s+ y" p& v  _7 w! X+ j
  11.         printf("sending boundary\n");$ U# g* V$ D% a  f* G; P$ [
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ g9 a# V6 J5 I2 X3 G
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) m1 J; A. L* ]; R
  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。


! ^* ~, q8 `3 N+ ^


- b$ h( c0 v. v4 z8 `8 y( j5 ]! m, R, G二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
6 r& ]. n% q2 [, D4 w2 D5 h( l( r
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    $ f. t, n5 W4 b, }5 I- r
  2. {
    * y5 @: O* r2 a
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);3 Z3 d2 u; Z2 d
  4.     if(*socket_found == (~0)). R" F2 d3 E( U* v" B8 |" e
  5.     {
    * V; J/ B! n% L2 v
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");! u6 O( \6 C3 o# t% I
  7.         return -1;; d* \  p) u5 [% P; L" ~) U2 \
  8.     }4 C/ m$ X9 C7 w1 b
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) Q. X  N" s/ v4 i) ?
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 B8 P, o8 B5 j
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 e& I" U6 c3 O7 _8 U6 y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 H- p# m4 \5 {# h
  13.     return 0;
    0 h# A1 W. v+ ^5 s& T
  14. }
复制代码

* Y& u7 [# b& h. ^- q! o7 Q+ E3 J
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:! i# {& W2 Y2 m  M2 P

2 \2 {5 N  ?$ v% D# N/ i
3 ]0 f  L! ~; V- J- z' e" y
  1. while(fend > 0)
    5 |$ N) r$ B$ ~! I& i
  2. {# x1 n/ N' ]8 {$ b4 r; W  \% T
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ) J9 ]' W* w7 ~- K- Z7 B
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);1 v: q: M2 Q0 V
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    2 b8 ?( I$ _$ e6 i5 R
  6. {
    - D1 c6 C) Z  }! C% M
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;0 b+ W) h: ^# z
  8. picture.fin = 0;
    : s/ a, h* ?! l, i% ^( R
  9. }
    3 p2 f# [2 D% e! C1 |3 m9 {0 t4 e* H; V
  10. else6 u& q9 o8 J+ k  s. k
  11. {9 X( Q4 n. o- Z
  12. picture.length = fend;! t, [8 _6 J7 N4 Q/ A% J, Y% t
  13. picture.fin = 1;
    + D: g$ g4 e! ~9 I$ L! \
  14. }, W1 q0 D- [8 d5 E; n# \
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) n' g- [" M& s9 `
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) d% s1 j  I# l: U) F9 `
  17. if(sendbytes == -1)5 X+ _8 j5 f, r' R
  18. {
    ) G- d& I6 B+ ^; x
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; R1 m0 V' |: F+ u! C4 r* H
  20. return -1;& ~" ]" H1 V; `/ Q- O! h
  21. }
    5 k1 s" V' H6 h0 {
  22. else
    3 g! m" P# v6 y, J* C
  23. {
    5 w. P6 ?6 ]; B0 p
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % n' c, R& h- L+ }4 r2 J: u
  25. }
    + ~3 I6 q' B3 Q) m
  26. }
复制代码

8 {8 H& I# @0 A3 a$ t0 n% g# u8 c" i9 ^: B7 U2 @


+ |0 k" O. A1 I" [  f/ ^; Z5 L7 E6 z/ c0 f
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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