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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 / [* `  Z8 \; K: y

9 Q) H7 o$ k8 g$ ^- p# u


; v/ d  }/ y+ B0 p1 D" \

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# b! J% O6 j- v" Y# J2 g3 j
* M0 K/ ?1 S$ Y1 e8 P& F

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。

  T9 Q6 g1 t' G- k- [  I

) E. k$ j. m" r* n

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。


    4 M3 O' U5 v% U. m

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。

9 w. ^3 D4 S1 K- e: [. q
一、HTTP网页服务器* P2 t) r3 h8 j* S; S+ t

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)
    : Q' x* {# [: K2 M# V
  2. {
    9 s5 {6 |& }9 ^2 `: p% D
  3.     struct sockaddr_in servaddr;2 G# x6 J8 ]9 y: Q- g3 B
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);9 o! @  Q! B& S; s3 u
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ |+ R3 q! r( u1 ^
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # g# c- \! Q4 ~
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);& F$ w7 c& }" ^, k! c
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    3 A4 {6 u8 N  y) S# ]" Z
  9.     int ret;( d+ L! W" T: C; H4 F7 h& p
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      m. f' Z5 z7 g/ c! D* O
  11.         {( b- h/ W: E  Q& W' u& p
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 ]3 S: r  t0 B' t9 q0 q0 q/ H
  13.             return -1;# D3 C# e$ k* g& \3 X% ?! f) ]1 Y
  14.         }  H  w9 S, j& X
  15.     int on = 1;& c* p9 g1 b( P5 l/ u
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)( y- c0 p6 R7 }) Z1 n8 b: W; e7 K
  17.     {
    + b. l4 ~% A$ \  |: v0 R) ?/ }
  18.         printf("setsockopt error\n");
    2 ~* j! n! u. W. G7 P2 P
  19.     }4 J. w2 R  e+ h: z% ]
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);; K1 y3 J, ^* R- c1 h& C+ B
  21.     if(ret == -1)5 Y. y3 I2 Z: D' Y, r
  22.     {1 A6 h' T& `  a( {$ H
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 J( f$ B+ |+ L9 \1 ^: z
  24.             return -1;% E3 S, z) n, m
  25.     }
    ; g7 ?1 l. H2 G" }- K" n8 d: O4 U/ X7 {) e
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 O7 k; N2 k5 R8 {# {. _
  27.     {6 Q! k  F% M* `, O* Y" A) ]
  28.             printf("Listen failed!\n");, v( O$ I, o, u0 _, P6 Z' v1 m
  29.             return -1;' W; Z. Z2 I4 T* l) g) a
  30.     }
    4 C, S, v" \+ U
  31.     return 0;+ q' z# Y$ [! k8 M
  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);
    9 N8 L0 S* R' _% S. k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- j3 h( h' t/ D. M6 \
  3. {
    ) ?+ d; a- y; o% w7 k: W
  4. 。。。
    0 r* i1 B8 j) k# a
  5. while(1)
    : @( U0 U0 f' Q' G; ?
  6. {3 Y& B8 Y& Z6 t; l; q! N4 G* |
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    + N3 r$ T' R" w7 }% Z& q
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");, x- H; O0 h8 l
  9.     。。。6 [2 ]$ U, R1 k) i
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);6 l% m1 |& U; n, R' e( I6 E9 k" m
  11. }
    ) ^0 @3 Y5 g1 U- P# _$ Z+ k
  12. 。。。
    ! I$ h( W( s3 J6 x6 C3 \
  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);
    6 q5 A# X2 l  h1 |' o" {
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    4 R  G5 A1 R: n1 p7 _& k# D1 B: I% T
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    0 }. Z/ x/ s6 |: G+ [/ Y' O: r" M
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    3 a: F7 v( N5 C7 j4 u
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ! Q7 j, W6 @+ ]3 V2 I; y; {9 P* P
  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;, V+ Q7 G+ i. C& I: L) e
  2. pthread_cond_t pct;
    5 o! `$ n7 h) v6 P
  3. int main(int argc, char* argv[])
    " x+ ]# W: j( k9 v( c
  4. {
    9 s; f6 }# A( J% e$ n
  5. ...: G5 m( z0 E2 j& E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);+ n6 @$ X  u( |* C1 U" B3 f
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    $ g6 H% ?1 [* M0 M' f7 Q$ _
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);& p( @/ k! L' @8 U6 e
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    3 E; K7 F& J; @8 e& e8 |
  10. ...
    - D  N! O" u6 Q" U( u( J3 d
  11.     while(1)
    6 H0 Z% {4 [+ R8 n5 ^
  12.     {: ~2 ^3 Q0 |& j$ @$ A* H' [; z, H+ C
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 v* y  w" _; M5 B8 I$ l- @
  14. ...
    8 t, v0 r  z1 [2 D" _/ n/ E- \
  15.     }
    ' P( G1 {) R. B  L; W) h9 ]. I
  16. ...9 j1 z$ L9 H* P" \" ~
  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;">. S4 [7 j& ]$ v) j+ v* R! i
  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$ v2 u7 I. x( h% U* `1 F$ P
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    / H$ a' [* ?4 L& B4 p: b8 o  s7 U  D
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \/ ~& f! z4 k( w, R. @
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    6 S! I, h* j- K: C; u1 a% t* r7 z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"+ e3 P5 @4 w9 f. T
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"6 U: z5 a& U! O. o% V/ n- D
  7.     printf("preparing header\n");
    6 s9 ?# A4 R+ m) v# _  _1 n% M
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \5 L, V3 z1 n4 }1 j
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    3 k6 v3 l7 i2 ~8 L! t
  10.             STD_HEADER \
    ! m4 G  s/ w9 ^  x" Y
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 s. |& J1 U, ^8 Z7 o) B
  12.             "\r\n" \) t/ q" @: _2 j0 a" ^1 _9 S
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");( C* C# c. H9 H4 p) M% r
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 w* a+ \4 g3 O) H4 N8 w+ L
  15.     {9 u# Y. y9 Q6 c" T. i' w! a
  16.         free(frame);9 R, e0 k6 d9 D! n  V$ z
  17.         return;
    4 G+ z1 F( Q+ w1 O/ a3 v  Z
  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" \* J5 n7 X, s/ ^* A- P9 H
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    % G7 t% A$ t, z) M7 J
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    , ?) C$ G! s, I. H$ {& ]; `+ v
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);8 p/ J4 r( |1 Y. s6 W* Q6 d
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 i7 H' `+ N) z0 }
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # ]3 @. ~) e4 s) u+ R
  7.             break;
    7 G# k0 Q. d( b2 @: v6 x4 g) }
  8.         printf("sending frame\n");
    3 i1 P$ W4 }9 U! h5 A4 N
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    0 ]% s0 a! ]7 U: j
  10.             break;
    ' }1 c" d2 y$ M/ {' p6 W/ F8 U. J
  11.         printf("sending boundary\n");
    - e4 Q/ L$ }7 }' A
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' ^, r' a# V# N5 m# H" ^7 N' Q3 G) N* k
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# m* \* Y. S" A# _( E
  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。

1 r( }+ u/ b* @1 a& ^+ e+ K6 ]

0 n% l9 r) a% h' W
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
+ N9 [8 a) a- R- F" {
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)5 i4 a$ ]! \4 x6 J/ H
  2. {
    - h9 p6 [8 ~9 _( p9 R" K
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);( P0 d" U  k- ^6 K6 }
  4.     if(*socket_found == (~0))0 w/ n3 x3 \; u7 b$ X4 O3 ^7 f
  5.     {' h( W* s, v0 s( ]7 _2 U
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    7 d2 `& t+ {9 `+ \; a" f
  7.         return -1;5 Y3 G/ _- I5 Q% T, a6 Z
  8.     }
    6 S( V- ]9 F) @+ U4 H
  9.     addr->sin_family = AF_INET;5 O1 h0 G2 \. `* F& ]2 ]" m; e
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);: ?' B7 Y$ ?" W" B/ \% U
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    & m- t1 \& k7 ~7 _" s! R- K
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);' j6 F$ y  q5 q4 j: q
  13.     return 0;( D+ n3 p( K* o( d% E$ M
  14. }
复制代码
$ h$ k0 n3 x6 @7 M2 _

2 \  n$ n2 _" `) f. v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:! O; k: n* `# c! j7 R
" V% j9 o* m2 W" b9 ?
5 Q+ x' W" l" ^8 f5 ^5 _
  1. while(fend > 0)
    ' E* G* F, s+ n3 Y- l
  2. {
    3 B( L3 @$ h& [$ g- x, M$ Z+ J% Y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    - T1 w4 n% I5 q: x. y( i
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);8 V+ o, a$ |& Q
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ) R/ f; v+ V4 ~3 S( i9 y  f
  6. {& h* g( y! Q; z
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ( R2 C  I! m- \4 e  ~; F
  8. picture.fin = 0;8 ?7 ?  F* ^0 @) K# @$ E2 F) r( f
  9. }  h0 c, q* ^  |- @4 E0 F9 h: i
  10. else
    : }: \! u0 w# C0 r. `+ T
  11. {6 V3 I6 u9 i+ D3 j) ?! u, \
  12. picture.length = fend;2 v  ]9 W  q" R. |# H9 Q' l
  13. picture.fin = 1;, B2 b3 r5 a* c3 T: Z3 |% v' T
  14. }; r! b8 H: ~! v( R
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);. \* R: A5 e8 ^$ Q0 U
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / S3 w* E+ z* ?5 x
  17. if(sendbytes == -1)
    8 ~) @) e2 T: K/ f( o$ k
  18. {
    $ ?8 ?4 g6 c% Y, x2 j
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");; B* F0 b. c* \7 ~; k' {
  20. return -1;
    4 j4 j; k. k0 I4 O' ~! B' n" \
  21. }( B: K8 t. H: \! ^" ?2 z+ w
  22. else! s/ C0 ~' K* d$ P' h
  23. {
    6 F2 c# N( w/ m4 W( d
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;2 Z  k/ p# }3 F3 f) P
  25. }
    & f8 g) F: E( F0 _
  26. }
复制代码
" R9 V6 I9 Q1 t$ i4 D# u$ y2 D
+ m+ }' Q. p, I2 l4 v. I

  w8 y8 u) ?2 P1 W7 \

1 S% Z. h8 G1 i4 miMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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