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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
6 u5 q$ a  {7 ^) P; |7 ]/ N: s6 k0 Q; k; r" Z: q$ c" D


. Y* @7 J% s  w6 E! c

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.html2 r$ w( {& t- F8 v  Q( I
0 y) f$ N+ e* n7 ^4 _8 e

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。


4 d- D9 W) \: g: t3 u! L


- E: U4 {8 Y& @, _( ?

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。


    & m6 J6 U( o! g& 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。


$ s. o. v% j% ~) m9 O6 F8 i一、HTTP网页服务器) I0 L- u+ o$ |# r6 r( J

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)
    9 W! T7 t9 W: ^, {# u. `, Z" ]& Z
  2. {0 P" s! l2 L; |7 V' a8 O: O7 k, H( @
  3.     struct sockaddr_in servaddr;2 C9 a5 e; F2 H6 V8 O. M
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    # ], |: Y: {6 i7 E+ O7 y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));! \6 d4 y2 S- e
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    7 j, f  Z( `$ @) {8 H' _
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, L# ], x) N$ C  ~' ?( c3 \% a  A
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    / P  q; ]$ v2 [7 m
  9.     int ret;
    & N' c3 V9 F$ n3 v- x/ L# V- ^
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  @, _9 R7 U6 \) [
  11.         {# m  r+ B8 v8 x
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);; f) X  B5 ?% d' j
  13.             return -1;0 f8 @5 n8 q5 W
  14.         }2 k( w( N) E) K4 s* |; F1 h9 {
  15.     int on = 1;
    3 R) }% F% G4 ]/ P/ v- V! n0 W
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)% r/ D! }* F8 c) d8 m3 M  D
  17.     {
    8 ?, r9 V+ @1 q! J/ {$ _" E  l9 m
  18.         printf("setsockopt error\n");
    " M" K. m4 c1 F/ o) L
  19.     }
    - |% T6 @; e$ A; b: n
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + J, K  E8 L9 i6 q( W: i9 l& w
  21.     if(ret == -1)5 a7 m+ g$ }' J1 }5 W' g  D9 g% w
  22.     {% O1 L* s: v* G) k) B4 F- ?
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 G- z" a' _3 W+ J
  24.             return -1;
    $ r2 d. s5 S6 Q
  25.     }2 n1 t. j/ ?1 E; d
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 r  _( F" }  L5 S
  27.     {
    4 D; S1 W/ J. ]3 m6 o& c
  28.             printf("Listen failed!\n");
    3 G0 t1 E" v* j, ]
  29.             return -1;% s% b$ C# V( j/ V
  30.     }
    : a- E9 D: f9 W* e9 R2 R
  31.     return 0;1 C  J* B* J- l7 \! A) 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);0 S- ?% ~' E0 R1 ?, i( j) R8 \
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    & ^' N7 z; q+ \
  3. {
    ) @/ v" h; i& a( p; N
  4. 。。。
    - Q  ?. l( H0 p  g; O& ?
  5. while(1)4 |$ G; O$ A  t
  6. {
    / U' ?5 w/ [2 I1 N* b
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ) l0 q1 N' I" t3 K' |
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");% E- K4 B5 g) {) T& C: J. V0 b- H$ y
  9.     。。。/ ?4 @! F+ S; C" ?  u9 ~2 c
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 C# N4 ]* O4 \7 d- p2 \
  11. }3 e  M4 L2 z- I, M: A* t1 h2 R
  12. 。。。
    6 R4 D: T  Y7 v" I# T
  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);$ e+ c% m, ?& C1 S; @/ l2 s
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    0 U* ?$ v9 G1 o
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;; U' N8 |' v, d! F0 S! m
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;  z' n- O3 L# ^+ R( E, j
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    / J" {9 M' J$ X3 T* m: |& M" _$ Y2 ^! 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;$ F0 R6 u# U) v( t" z4 G# ]
  2. pthread_cond_t pct;) o7 P; k9 G; S% B3 ?
  3. int main(int argc, char* argv[])
    # N8 E5 M6 y2 o" j: Y" l
  4. {% `/ i. \7 w( [9 G8 G1 k
  5. ...* D1 j- N" v( e) S2 Z* i5 [1 `- r
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ( m, [/ w2 \% K1 R( |+ Y( Y# c( i
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    1 m8 a6 @; a' Y4 j2 a
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    - n. S" a+ O, b1 g, M0 k
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ! ]. P0 r$ L" W- q
  10. .... d% y& z6 E* \5 e- s; _" A7 t
  11.     while(1)
    0 L' V$ V5 }* M) q+ L- q- p
  12.     {  X1 @& y) {9 H' @; q7 p
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * q* n- q4 B6 X- o* l9 c$ [
  14. ...+ C/ s1 W& Y, S4 v" ~2 y
  15.     }& _1 R* }+ K* u2 ?1 F; Q
  16. ...
    % U3 l  X% Q+ v! [; c3 }# Y+ H
  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;">. i3 y: [/ F+ n4 k$ 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" \/ z- h2 }: |5 ~8 I3 a3 a
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    + Y' S% x$ M: Y, N& x" @: j7 Q
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \  x5 }% @" v- y- O& h9 [
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \( h  N5 i: E1 o+ b. ~
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"1 ]1 J4 v8 d2 c$ ~) }3 ^
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    , _3 D0 `* E3 d$ n9 T4 q7 W
  7.     printf("preparing header\n");
    2 Y/ k# [9 h+ p2 a) O" h0 I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    0 |8 Y9 E4 r2 i( B3 K
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    2 m2 A1 B. \( }* T7 _
  10.             STD_HEADER \1 _% i1 ^% J6 ^: r0 r  @
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - U! ]) ?9 N" d7 [; R, e, o
  12.             "\r\n" \- x% `( k" H* o4 u. Y
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " Z% c( d; P" n3 o3 P
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 h. K9 s8 l2 l; i
  15.     {1 q" W  L" @1 ~
  16.         free(frame);
    / ?+ Y+ y. h6 ~& J! P( C* B7 f2 y
  17.         return;9 N, z1 F) u1 l6 _. 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" \6 j  X7 J9 F& M: L/ g" L
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    " p7 A. j+ Y( [+ ~- Z6 {# E' H
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    9 J  c3 @) Z( @
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    0 d$ l' _" N$ z' Q& Z) `
  5.         printf("sending intemdiate header\n");- W7 B4 p) r3 _8 p2 q+ e
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 v( x4 k+ R( J/ b) w4 y, `4 c
  7.             break;" ?7 s7 \8 a  i4 }
  8.         printf("sending frame\n");& \: S0 ?" L" _( x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ( X8 i& p7 ^/ u) x9 e5 B* M; u$ ?
  10.             break;+ X2 ^" M8 ], D7 q2 H* f6 ~7 d
  11.         printf("sending boundary\n");4 P) e' @4 e: o9 d
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) D; S: y: @; {# Q2 }6 y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , ?" K3 v% m& U/ d! g+ F+ X
  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, k4 t6 T0 j4 _7 d


' t  q8 L$ `5 o) u3 I/ V. \二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
! r7 X- T$ x* O# J! I
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)5 j/ c$ R; p* ]; L) l- \0 l
  2. {- X4 E7 M* X2 n# `- @
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; e7 G1 k* Z0 _; R3 ~- a. Y0 w
  4.     if(*socket_found == (~0))
    8 C; w+ R6 Y7 v# @$ ~7 |
  5.     {
    ! W2 M7 S" {/ {( K) C$ `
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    8 k3 r; a' e/ O/ o& p7 D' n3 W: W
  7.         return -1;
    ) j% t/ a5 `2 Z' [7 s
  8.     }3 m& d' d. ~, j$ H1 K8 {
  9.     addr->sin_family = AF_INET;, y% j' X1 Q5 d/ t
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);- ]- ?9 r, d9 h6 @6 @
  11.     addr->sin_port = htons(port);
      k* w6 ]0 \- |! X" F" _! @+ w/ J
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);8 J" h- x1 B  Y5 H- q  e
  13.     return 0;
    & C/ s3 Q& K$ f$ P
  14. }
复制代码

) o3 N& m: s- ]* Z0 l7 }
' L" n( C) S3 c# q6 x' L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:/ d8 t# J+ ?2 w: U
* D$ G0 F* u& @! r2 @* O9 L4 G
) Y; o6 ^" T1 e% z6 \
  1. while(fend > 0)
    8 f1 q* o: I. Q: X' n7 J
  2. {: A* n  J" Y9 r* H% ?; G) `9 l0 U) e
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    9 ~$ l) H+ G9 a
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);8 b$ j6 u4 v' K
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    # K, w$ J: L. f
  6. {
    + x$ l0 u1 Z2 J  ^- H
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    . |: _/ o* v1 f1 Y- O
  8. picture.fin = 0;
    7 A, c4 U, O' O2 f! W$ V
  9. }
    , P$ A0 j# |/ G6 [6 u/ C9 S0 @
  10. else
    & ^& E6 R- p3 R0 h. k0 d' ]4 \! b, ~
  11. {
    + N# S0 F2 k0 m0 t1 C6 _
  12. picture.length = fend;+ e0 h# O- D0 c- {" B* u- ^
  13. picture.fin = 1;
    - G; o4 k  T' I3 A
  14. }
    ) J8 h7 X! j! _0 y$ z0 x) I, G6 N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);* }% D" ~8 Z+ x8 M& F, o* {! W
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);. b6 h  u3 G/ V; f; V
  17. if(sendbytes == -1)! t: e2 D4 l1 j/ W4 O& c' \4 n, @
  18. {
    # c, c$ M1 d; g8 i
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # {* Z; g1 }  _% v7 [$ V3 ~& z
  20. return -1;
    4 S( f5 }; r+ f/ f) Q9 x
  21. }5 `0 b; ]: N; Z( q/ @, T# |
  22. else- {' p1 F1 r5 o* r3 A5 }
  23. {/ R5 {& b( L- V& h: K! h" }
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % z) ]8 V) H/ ^3 c& S5 u
  25. }7 `/ {" a" e6 i) P* K
  26. }
复制代码

, U5 @! @% {+ p
4 B3 y# j4 ~$ C) c6 |9 r

1 r" B% k5 M) N0 C' G+ ~
8 d, C. M2 {: b7 A  ~5 f, N
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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