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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
9 Y/ `3 ?% b5 x% ^% ?2 h$ Y4 ^/ ], \9 |4 `& S# V9 ~& W3 Z/ Q

* V8 ~' r4 ~% D; i9 t1 ]- l

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
1 t- t5 R' [+ \; c: b+ Y6 V' j( ^9 q4 E. \# p

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。


. y. u  x4 h/ d# j4 _0 [$ \/ [8 b


$ ^& s: s; o9 z0 C, U

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。

    8 g0 [: v6 _1 `  a" p  u7 [  X. T& M1 x

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。

) q* b, a/ ?$ {$ S1 O$ A, [
一、HTTP网页服务器1 S6 I3 |0 J  C) |0 E

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)+ k/ \5 A; K1 D
  2. {: d4 f9 ~3 h6 D1 c- ?' y0 J
  3.     struct sockaddr_in servaddr;- L: t8 q( {+ Y& p& P/ W
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    2 G- e! K# S4 r' O# v1 b* C9 e
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    3 B# J# r3 a  A7 G% M5 Z* A7 O
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;& x* M1 n7 r" P* J
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * J+ }) m! F3 }+ ^+ b$ ~
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);# R2 S  C1 B; e9 M  [
  9.     int ret;& W3 Y8 [+ q, m! i! Q+ Y0 o
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) `5 W: w% ~- M, H9 x
  11.         {: e+ m- k4 A: a' g/ ^7 w# P
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 R( F7 ?0 d) W0 }  `& t2 E
  13.             return -1;! Q! o5 d1 y9 s2 V" X' b- O6 C
  14.         }3 _9 w, N' [4 Y4 ?4 B
  15.     int on = 1;
    5 t! k1 p( ]+ N5 O4 J
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . `8 u9 q1 Z$ Z/ u+ I
  17.     {
    $ ?9 r" [  T/ R. \- \$ Y" b
  18.         printf("setsockopt error\n");9 g& r$ R5 R5 f
  19.     }+ }( N. w/ T. N4 p9 u' ?
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , y6 Y( K$ f' G1 g
  21.     if(ret == -1)
    % }* W8 M: f3 N* y/ J5 c  s! U/ @
  22.     {
    * y! E9 M$ ]2 }# g* H$ y4 i# y  X5 S
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");/ J- |- p- X$ H% S9 U
  24.             return -1;
    0 M# t3 j1 |" d6 B
  25.     }3 _0 d( p& T& v
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)! q. g% k  P5 @9 t
  27.     {1 \" m& a/ }1 Z+ l/ b
  28.             printf("Listen failed!\n");
    0 Y0 S/ `/ U6 V+ P, X
  29.             return -1;
    / `' W9 T5 k$ _  e$ j: J
  30.     }
    , i- y8 P- G2 f" x; j
  31.     return 0;
    ! c; I( H, x- x  w+ E" v6 R% 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);- _  T5 M7 O/ `+ T
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)2 D: D  e: r/ Q4 b9 M8 U* c+ d
  3. {
    . j6 ~0 i# d' ^2 D0 }% g. S
  4. 。。。# B9 o+ j8 \# x" H5 z: _; N" O( [) U
  5. while(1)
    0 t% G! ?8 I# z
  6. {
    , a4 n- }; b8 h! E8 W5 ~4 O5 B2 o
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);- d3 F* s( U7 r1 f& A
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");5 Q5 K% c. j. C2 u2 E" p4 b6 _  c) q
  9.     。。。
    - D. F3 S. D- M, d
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);; P2 A9 B, @4 A) V+ w. r
  11. }
    & H* n/ W8 z) H4 B( m6 [  k
  12. 。。。) I/ U5 s- A' i  n6 Z; G) r7 `% `) ?) 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);
    / X1 V& O4 L4 D! V( z- x2 C0 S
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;3 s% Z& E5 `" U: [/ E% w% U: c& F
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    1 ^5 l5 V2 Z: c, ~- t. T
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    1 a; [+ {0 n# y7 h" w) q$ ~5 W
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);3 f0 Z4 {3 N, _0 y. K1 V
  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;% K) a/ M, N) h, a. [+ u
  2. pthread_cond_t pct;
    ' S$ y) S+ q& i; H
  3. int main(int argc, char* argv[])
    6 k0 x. _+ P* ?
  4. {
    ( X2 D( z! v0 |" O2 f
  5. ...
    2 k& L, {; b' E/ S
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ( y& A( a% K! _$ A
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);9 y7 r5 ]5 }+ T% c3 P) Q
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
      P  {. ?# X: ^7 G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);! c  |1 a% Q8 o( j! J4 ], M
  10. ..., g( M# h6 d4 h
  11.     while(1)
    . O* }8 Y1 t2 K) V  t: ?2 k, }
  12.     {# Z2 T% r" j* B- l# U. Q2 h
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 I/ W6 v( u/ n6 }
  14. ..., k4 G* L3 I& m) c) [/ Q8 h( W2 ~
  15.     }" m2 k3 S: C1 U( B
  16. ...
    : F- b( g! C1 o7 X. q0 S, Z; A
  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;">
    , ^( e' B7 z, f7 n0 W$ g
  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" \& K7 J* v( }" U+ ?1 T* ^5 @, j& T
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    * T5 `# g$ y/ M! K5 p% _7 A
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \/ r1 j- W" J* c% v; m" x
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    5 ~$ h( {) [( o% L
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"7 S  N& ?. a, S
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    , _7 M0 J1 X+ Y, H# p
  7.     printf("preparing header\n");
      |8 E3 O5 O+ |5 l$ k/ f# h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    0 {) c. s" p! L  o& b
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    * M. y- i$ @' g4 g; m5 Z
  10.             STD_HEADER \
    7 c- G& K% O, L3 a9 G$ t) }
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % J1 H* I& z5 q+ {# ~5 l
  12.             "\r\n" \
    $ r2 N8 E3 X8 w; h. j/ \, w
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 e& \* T$ v/ y  h5 X% X3 H( i2 C- x- C
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 N/ B( L5 t2 v. }* [
  15.     {% j% a5 E. J" i& |
  16.         free(frame);7 h( ?) @' E. F8 q" w' A+ S4 h- Q
  17.         return;  V1 L) l( W4 A, j
  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" \
    & P) |" x8 M( s4 |+ B
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    8 H& d$ s7 M# Q
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    2 z- |+ p( i% U8 j. P7 ?2 |# S; B) s7 p
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # z4 H% }# |& n9 [8 F% p4 s5 a& l$ R
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ! u5 }" D$ f; i& W- @$ D. a
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 Q* ~& `; I, H+ Z# ?" W- V
  7.             break;' f; S5 U3 O9 e8 {; L* ~" ?# e
  8.         printf("sending frame\n");
    , }1 U2 L; J/ g3 A" @
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    & Q3 s0 G1 L& _
  10.             break;
    0 I7 E  U$ |" W. q
  11.         printf("sending boundary\n");' y) k" B4 X1 ?( i0 {% H* F
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; ?" K. f* d; N" y" m- }/ K3 Z* H4 Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). Y1 X# p" \" u* F/ s7 J
  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。


$ W2 g2 U4 v, r7 q$ y' s


* y) U% F. m! L6 E/ `二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
; R4 W- Z. {5 x2 h: t' c5 x) X
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    * r1 X" Y+ X. w& V, S. k# L
  2. {
    . P) U7 T( ^5 m! c! \
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    + z, i- k; |2 u4 d: `# U. x9 B
  4.     if(*socket_found == (~0))- L# R4 X- k- l4 @; _
  5.     {0 M8 ]2 d# A" c( n6 n
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");# Z% {- i' p# a+ d8 K+ t
  7.         return -1;
    6 e6 w/ D0 c% a0 r" h3 e: i4 ]5 f
  8.     }
    # T# g) k& g& u# t7 c; T$ U  ^
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    3 h* m2 D, o# G4 k' C
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # H8 x% v4 L- H% w3 d$ L9 j
  11.     addr->sin_port = htons(port);7 Y, r' [! ~- d7 Y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);" R6 X$ M* @2 ?- i! N
  13.     return 0;# i6 ^( J4 P8 {; X
  14. }
复制代码
6 ]6 \8 ~: |3 [: ]6 O& @. S9 y
: s5 f3 d0 K: D/ u0 @* O% c
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:3 ]" w$ Z3 Z/ y. S

) V/ G& Z, V% I0 b9 |
/ D8 r0 Q) p6 C
  1. while(fend > 0)
    % z; u0 n; Q$ t' I9 N
  2. {& Z' y( p! Y1 Q, @' y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    : ^1 \1 b! A: k  @& }9 m
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);* y0 p: k; w/ W8 O6 G! F# D
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . |( P( _. y& f0 E% T: [: L+ F
  6. {
    : a8 \! s7 {6 l! m& |
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    , q3 C9 l; b5 ~* U
  8. picture.fin = 0;& B8 N2 y4 g4 P2 _' w; h8 d" V
  9. }
    1 P" \5 j! c( y3 c! P& r
  10. else
    2 B# n5 d- N6 m$ A" b
  11. {8 i: X# q. e& C  _+ x7 `5 ]
  12. picture.length = fend;& }+ Z' b: b- Z
  13. picture.fin = 1;
    5 M8 F- W/ C1 @% E
  14. }
    9 l& ^5 w$ F& r. r, s
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);# I9 ~) Q, Z$ W- x; W& |+ Z
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);/ O  i6 i. B" l1 k) B: v2 O
  17. if(sendbytes == -1)
    2 P3 }- i! t5 y+ |. p; _
  18. {$ |) |3 h7 N- W* x1 W$ K  Q
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");* h* o; [4 O) i
  20. return -1;8 f  ]) E$ j0 F
  21. }: ^0 a- w$ @* d7 d+ ?  z) I  T
  22. else$ p- @7 }" x$ \4 y4 u. |" b! S% J. M
  23. {
    : h( z6 K% c- W6 E, f# K# t" U
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  c  k0 _1 E& y$ c
  25. }
    8 Z% i) C3 ?9 Z9 n6 ^
  26. }
复制代码

8 t2 [& P& P7 B( ]
, c+ ]8 J) }$ H, g% k$ Y

. R3 z7 C  ?( S; j( e( G3 {
) N! L9 p8 q) u  o6 P
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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