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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 ! e4 M* [7 _& s/ }+ y5 Z1 z. d
2 ?9 |7 ^  u  G* S% m

: D1 ]% _( r+ R+ w

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.html7 F# [( f8 Q& l5 t$ s& t' _8 f2 d9 r

% o' x( v# t! h& X

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。


; A; n+ W4 z# r3 j3 O4 p3 X& b


$ w/ o1 s" j( E; Y* r

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。

    - i: k3 R1 ?% ~2 R% C6 d5 k5 U. w

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。


* D! U3 g2 X9 {( V一、HTTP网页服务器
. s  [' W9 K, \/ U- c0 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); \$ v# a9 C# `
  2. {
    0 `8 t! x3 d! k
  3.     struct sockaddr_in servaddr;  M$ U- N* v4 ]9 j; d1 c' L* e5 U
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);  j3 z& G9 U- \5 ]# }
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 b  e! Z* m$ \! g' x) x5 t* p
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ( a; Z# H7 N0 j
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 c; v, X! a& j+ `* m
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);( e3 R! C" W2 V, U
  9.     int ret;
    & ^2 G; _: j9 \
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! K2 f6 f0 E+ n) q/ [! @
  11.         {
    8 z( M$ l5 m3 I
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);" ]: ]& ~1 O6 L( O/ ]1 `
  13.             return -1;
    % M' @9 \- @. c+ K. ^" o+ I+ r. P
  14.         }- B6 h! S3 P- G
  15.     int on = 1;; q8 H) U" R8 T/ Y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - V. J* E; ]( c% C& ]
  17.     {
    * C! q6 ?. Q6 p. m& O, G
  18.         printf("setsockopt error\n");6 ^$ o$ w3 j& B( p$ D- U1 ~
  19.     }" p. l2 A; E1 b
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * j3 S" d9 A" S9 V- m0 ~9 d
  21.     if(ret == -1)
    - f' [/ n/ T* E  i9 d- n
  22.     {
      a/ N9 I: \, u5 E; n. v* f* g
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " E5 [6 c% J) e
  24.             return -1;
    3 U; k: Q# J; H; S
  25.     }) [2 u0 G" q3 z2 B6 Z( l% H# c
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . j, |& w& [- o2 C5 z7 `
  27.     {
    " ?* K4 M/ ]" ~
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # \$ D3 |8 o* |4 ~
  29.             return -1;
    $ o8 b% Z2 \- u3 O7 N5 d. I' u
  30.     }
      F' h+ \+ d8 K- b8 Q
  31.     return 0;
    9 k) Z* Q8 Z2 E4 a2 }; w8 }" J
  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);
    5 f4 L8 }8 h% _/ u% R
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)& X( z/ t7 `9 y: p
  3. {. q3 @9 I$ M$ S, G
  4. 。。。
    9 A4 \$ f7 n' Z- k" W$ u0 v
  5. while(1)" K  D# I- e5 R# B/ ^2 o; ~# f
  6. {
    . ]9 J$ x# Y/ f7 M& o* K. M
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    3 a: N, P; Q) _& M8 }
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    / j9 k6 c  J( b+ @, o; g: o- }8 i
  9.     。。。
    2 G5 a6 ~, }2 l$ C: L- Q% S/ Q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 h# D  }9 p5 X' n$ X" G* x
  11. }
    : D8 h, L# ]  r* ?1 N5 S/ C
  12. 。。。
    . V6 v' S. \+ n9 K9 p
  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);
    ' J( Z8 G2 c( b6 q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;3 d6 w$ A: \3 N' l  h
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;) ^  j- \; M/ ~9 K+ u. W2 q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ' x) r9 b3 W: w, N) j
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);  ~0 T( D0 A& h6 I( [0 Y9 R
  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;
    . o1 {( S, J, i6 |9 j. a, S
  2. pthread_cond_t pct;8 e$ }$ R" x& Y8 w0 _
  3. int main(int argc, char* argv[])
    1 [  e9 R* \& ?* d7 c2 w, Y$ @
  4. {1 I! R$ |0 B2 ]# P- ^
  5. ...
    : s& t4 A5 g. _. j1 Z8 u0 B) y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    4 F7 c* _9 w# t& l, x! ~
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    0 H8 s6 W6 e$ Y+ j! ~1 e2 a
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    " r4 Y6 B6 z8 E8 w# U/ F
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);- g* G' X) N. k0 V; H# J
  10. ...
    / y8 M/ m7 m9 ^. g, u/ e, Y
  11.     while(1)
    6 H8 m/ c6 ^2 y# l, l* B
  12.     {
    . v% ]" G  b) ]9 y  j
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);7 n5 v! x6 \0 F  I- Z, C1 r
  14. ...: L: a* f: o# N" I8 p% q
  15.     }+ `  W* `" Q! t: W
  16. ..." L+ ?% z$ q* \6 [3 [
  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;">
    / _% W( x4 X8 |, s
  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" \/ B* c! ~0 f, D+ z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ( O/ _' r' Q" A. K+ S0 F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    * m2 V; m! o* ]8 V9 i
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    0 j& U6 M9 `0 t/ y: ~
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"6 z0 }% Z# X6 Y9 C# W3 P5 x5 j
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ( _% y6 ~9 t+ K( M/ D& F5 y
  7.     printf("preparing header\n");& f$ N' [: |# q! t0 I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# B) r* O! R+ G! \
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \! Z) ]$ Q; n6 q: [6 K% t
  10.             STD_HEADER \0 _9 G1 Y1 z, A2 L; W
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - W- |* H8 ~. @5 s3 i( W7 F
  12.             "\r\n" \8 U9 t/ v) d; w: f
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");3 K* ~7 e, `4 ], N# G" ^
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- L8 }$ Z5 h( b/ X, k# z, \
  15.     {
    " \* J! d' x" N9 Z
  16.         free(frame);5 G/ j9 k. x; y* i0 _* \
  17.         return;
    ' H7 Y7 |0 W% p( i: `( V7 [9 x* I; D8 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" \0 T4 Q8 A( s) F2 L3 G
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ x+ i% W1 M6 `2 ^) Q3 v
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 s8 E4 a9 }5 \" m4 x! w
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);) z9 ?5 d: M! s0 R* P
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    1 Y9 F+ ]- ^) U, @6 n1 k
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0), ~1 [& i: g/ M$ w
  7.             break;" w4 u% F" V9 F
  8.         printf("sending frame\n");
    9 `0 {+ c/ V3 J2 k; U
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    8 w' I3 x* V& t0 `, G$ z; K+ C
  10.             break;
    " W. X3 a; E9 n
  11.         printf("sending boundary\n");
    + M; R5 X. B' Q. z
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 F5 O; M, N" r- e9 I) j
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). \& S( A1 V' m7 u
  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。


" h. ^5 c- |" N2 o2 C

6 g" C! h4 u/ N. n4 l% p+ g; m
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
+ d. w* q$ z: Q3 l+ j$ P4 w
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    : _% P* T/ F+ I$ U
  2. {) e; f4 u8 A4 X0 `2 B" D
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    7 u) I, H$ z" O+ |. z
  4.     if(*socket_found == (~0))+ }  ?$ H* t9 i3 Y1 Y+ `8 O
  5.     {
    ) m9 R& \8 k% W* y
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");' T$ Y" W. ^  N0 e/ Q1 F- `
  7.         return -1;! Z; X0 ~+ p& @1 F: I
  8.     }
    * d$ p) ?' ?3 h  V1 @) T* Q
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    . Z  {4 C5 X+ x& X
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) P5 h+ J# \- [2 P
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( O. n. C! d, x% d. K9 I* r
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " r. w; b9 ?: V; @
  13.     return 0;
    5 M3 n! T% S/ _+ B/ W
  14. }
复制代码

# ^; N8 l4 S4 o/ O0 u; N0 s! \, |8 F& T# N/ i0 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:
) k7 U2 E( Q- G2 Y2 t$ {# u. W1 z. Z
" W% f* X7 u1 `/ b9 ~0 i
8 J- b! S" I% I6 F! G
  1. while(fend > 0). ?% y: b- A( Z# p8 `1 @. ]3 E( C
  2. {- |, b/ d7 Q2 R
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));5 n+ g% p3 @# P/ R% ]0 B, Y' N2 s5 m
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);9 C- X& Y7 |3 V( @& J3 U
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)4 ?& b. @% N) T! x* |( S
  6. {
    $ k$ a, W9 j# F- c
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    . @& m( \1 J4 e7 d
  8. picture.fin = 0;
    . }6 h1 I3 x. \! f: g# D/ F3 C
  9. }
      @% Z/ l3 w$ q3 w
  10. else
    ( z( t5 ^1 \5 h4 [8 J" t& G2 Y. C
  11. {% S+ y" F- Y2 c! q# k* h2 g
  12. picture.length = fend;% g+ E6 y0 ~, M' v: C. p
  13. picture.fin = 1;
    # V! L+ i' ?% {) |+ `
  14. }
    ( w1 |3 a! A/ K; ~& D+ D
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);8 E# V5 T. q3 g
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) p- I# j+ U0 ~
  17. if(sendbytes == -1)
    + z! \! C# |. j2 @& i1 x3 Q
  18. {
    + m5 _& k- d5 h; v$ c
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");% l! A/ T+ |- _3 L$ S7 {5 T8 q
  20. return -1;
    ! O- A4 I: R" [# _7 `# ?5 S
  21. }
    3 R4 Z' G8 Z$ b4 g. y
  22. else
    ; h, `- Q5 Y! u0 N5 F
  23. {& E" D  ~- T/ ?7 {7 a( G. w0 X
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + E1 z7 H& ~& L& `
  25. }
      Y7 S$ v: H6 |
  26. }
复制代码
$ v+ I+ r# v8 M7 o5 m
" s  I! O0 i/ _; v


. U8 u/ P1 F/ U' v. r5 A2 [
/ L/ _. V5 X4 h$ T0 ^, `8 o# liMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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