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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   w1 [! z! B3 t  q: [# E
7 Q6 g% I4 S8 X9 y# c

" Y& }) B- S4 |& Q  g

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
, E2 `# r6 V. F& w6 {( P: b5 c5 e: a$ R  |8 |

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* P2 s% O- N0 T9 q1 v0 \


! ]7 ^6 f9 e/ I5 ^

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。

    & |) j. i" Q+ ~5 p) U

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。

! X& ^; v* B1 _+ Z" I
一、HTTP网页服务器/ a2 g6 J- H% ]% Z0 b

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)" A" ~1 I) q+ N2 l* a& I' e
  2. {$ k3 z0 d' L% ?0 M0 a; K: L& I
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    , _+ U4 E8 z- r' A
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    5 G( _6 e  @% `* l# G3 U% i% I+ ~
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    4 [9 g% Y+ @2 x, n( O
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # H0 o5 @, G- _, H
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) n: {& d6 e  }& q0 G
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    / f" {- c7 Y5 }; |1 P/ n+ M
  9.     int ret;
    8 t/ I' B9 M3 u4 C7 w
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . _3 W/ k) }( P! v/ W
  11.         {
    ; Z6 o$ Y( H9 s% ?, m1 Q! \" T/ U
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 m" `9 o* ^% Q7 j, G) b  `' n
  13.             return -1;
    ( A4 U: d" B5 @) S( X+ q* G
  14.         }
    * X& }7 A$ K# E7 l% B! ^# D" o
  15.     int on = 1;
    ; y; R4 ~0 l3 R0 ^! O
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)0 ?4 n9 s" B6 h* f% h
  17.     {
      o! ?- `" S7 ?; f9 Q7 i; Q' W- `
  18.         printf("setsockopt error\n");+ `4 G1 j; P+ w4 K1 `: ^+ K! P  ^
  19.     }
    1 q+ k$ T" o7 v  P; @! T5 _
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % a: l  i" W$ s5 T  z
  21.     if(ret == -1)8 o" C! j+ q% T  h9 E  ]
  22.     {
    $ L) c! K7 r6 Z% D# U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( s4 {4 {5 [  N" i
  24.             return -1;- m; m- ?( o/ i7 I8 L- G
  25.     }
    * o( ~* [$ o# K  k! y5 N0 @* e
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)) P  ]# e7 ~9 O, m  [4 n+ |6 L
  27.     {
    8 I( L6 K# d9 Z4 t: m
  28.             printf("Listen failed!\n");
    2 F+ k& F& U, V. A& c( j+ n
  29.             return -1;  ~. y( C& M* ^+ s9 t% `
  30.     }' ?% ]/ s3 `0 a5 h
  31.     return 0;
    $ a; ]/ n( W& s9 A- }" ]# ?
  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);- v: ^2 F, `9 B! s6 L- Z: y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg): Q- o. [1 t, W, r
  3. {
    " h5 i+ S% R2 b$ b$ Y
  4. 。。。8 o2 |# ]$ @  b/ {
  5. while(1)/ U9 a5 k6 t1 _
  6. {9 [# v7 _0 p9 Z9 G9 n% x
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);; X$ }/ R/ \$ L; ?9 P& O9 N) b% B
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 Q& \4 l7 }. c( H+ X7 t) t
  9.     。。。4 y" T3 C2 o- M; Y0 w
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * w( \( t8 R4 }9 Z
  11. }
    8 P( @1 |* {4 H2 A9 u) b
  12. 。。。
    , d' ]" C; Y1 E! R) K8 G
  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);  a! F4 f# |1 Q/ U6 W
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    # a9 L+ v5 `6 e0 y! J
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;$ U3 }: w8 p7 w9 S: `/ N
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    8 U: P' b; k- c9 O( P2 [
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    : y' V- M4 I0 K$ E% i
  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;
    ( `/ u6 M4 n. q- j- m! W6 M  @+ Y$ c
  2. pthread_cond_t pct;8 k- [) [/ H( b. u
  3. int main(int argc, char* argv[])5 b  O& h# X2 ]/ h/ Y( K
  4. {
    4 a1 r0 U# c+ R- K6 m4 x# O
  5. .../ j* [! v- u3 b
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);4 C: u& V" }% a' _5 D4 C- ^% H# ?
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
      U0 n- G* o( m
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);) P- r# o( c& E+ p3 t
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    0 G& d. |# l, h, I2 M
  10. ...
    - W. W7 H7 c! _% ]) e6 _2 @
  11.     while(1)
    : ^5 t6 b* d/ C/ N8 H0 Y* ^
  12.     {- @7 P8 {) N0 f
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);  b/ A+ j  |, o! q7 d
  14. ...
    8 P, [1 @( [' H
  15.     }
    ! K1 S" F. a/ e$ z0 O2 Q% i4 w2 z5 F
  16. ...0 Z. l) E6 ?; 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;">0 g. V' G& o8 t2 d9 W* c- i3 e
  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" \
    6 D; v5 H$ f- B# |# X; ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
      A  ^2 R9 K. ?! h  a& i+ t
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \. l, J! Z! u, d
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \0 K5 ?2 p1 O! ~) f& t2 v$ B
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    : i, L8 e4 Z( E& _# P) S6 e, B3 V
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    + w9 P! I" P& ~: M
  7.     printf("preparing header\n");! E; ]: E) R; F/ @
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    8 k9 g. U1 C5 y; U8 w
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \+ F; m4 j4 K+ ?! u7 R2 [! z
  10.             STD_HEADER \5 |$ a- p8 y: X( e# V6 L# a
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 M) B1 Q, _' h+ q
  12.             "\r\n" \
    , o2 B7 t& e. g" S
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' x: z3 D5 T# F4 @8 N' ^5 y* k
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" q7 U7 R5 }5 |8 W& I! v6 l6 ]0 W
  15.     {
    8 ]7 p/ J5 B! H
  16.         free(frame);
    # j, p: Q# E/ S
  17.         return;) i8 A' \# O" I$ R2 y7 \
  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" \
    ) V) ]9 D3 E2 q; F% ~: |  `
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \3 i; @; C$ g) h& ?
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \, x& L- t7 l1 K3 |5 F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    7 O. b4 p& j5 [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");$ C) J' e' s1 U9 R4 ^) I! _# t8 g# b
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ |3 M6 {; ]4 A6 I
  7.             break;# W- Q( Y, X& |+ r8 h
  8.         printf("sending frame\n");4 u+ w. y4 R4 m; [. i' e8 ^% d
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)" e- \& W# q  K
  10.             break;
    . w6 G& k. i" ^  Z+ R3 P+ O
  11.         printf("sending boundary\n");) z* l9 o8 K3 D- e0 }* `) {+ i
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");+ k2 E& \' S1 _8 b" k, w
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  o7 O" c: p9 b  M$ G5 V
  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。

' o7 {$ Z/ e/ U1 I  q

* q- O/ T0 n" R3 f# ~0 ?% O* C* t
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
1 I+ V2 r  H7 O8 t3 }
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)" l5 r  q5 ]5 K2 \2 B" u- a
  2. {
    8 @1 I) v0 a6 f4 C+ c$ K
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);8 ~1 Y$ ~5 A8 G2 u% t; D
  4.     if(*socket_found == (~0)): x" v. o) N. j. Y  P
  5.     {
    + V# J! Q( K' M
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    6 `+ R, U2 O) W( ], y/ R
  7.         return -1;
    / {  Y2 a) h8 g* |
  8.     }1 s7 S1 B! _6 D1 s
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    6 k2 U" o. Y3 F: y- q1 |% K
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 q4 }) T, L0 ^1 ~  \
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 i8 i" v: X8 ~& @5 @; A. o$ j
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);! h2 O; y, N6 V% |8 ?
  13.     return 0;5 |; Z: t6 C: {7 @
  14. }
复制代码

; w7 h& Q' U' }* D, ]9 ~' f+ r& L% O6 z! Q' Z4 C+ \( F" I
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:: ]6 Y6 n3 H2 x9 [

" u. C- Q3 A& S1 Q1 E; x$ ^3 b
2 ^! N6 T! e: |! s
  1. while(fend > 0)
    ; F4 u, q0 C: c& R& Y; `% H( C
  2. {" {$ {5 k  L$ q0 X
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    1 f) g% m5 w; J( T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    $ m9 G6 m0 Q: k7 S! H8 n
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ; {& Z, J  o- m6 X7 h- Z
  6. {
    ( r. n* G: g7 p' s& c9 s
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" F' i, E) F7 t6 _& Y1 }
  8. picture.fin = 0;
    ' G* R% c: U, w3 [' J
  9. }
    : Y0 e- A/ T7 \' i" ?9 B4 C; O  A
  10. else
    ( ]! g6 V& q9 i9 J+ K- M% }7 M
  11. {3 L) a$ s/ X  {
  12. picture.length = fend;
    : E6 J, `9 ~. ?- N$ Y/ ?
  13. picture.fin = 1;/ h: f) C# Q, z! f; w3 b
  14. }& c( @7 ]1 c* k  [  J
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 |# E& O/ e, }
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);$ }* K9 |9 |1 w7 k2 e
  17. if(sendbytes == -1)
    7 V0 R# P2 Q  H
  18. {
    5 p3 s6 d! S5 i0 y
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");* m; o7 M! `4 x4 n
  20. return -1;
    % e! L' H! z& g" _4 _+ O- k
  21. }1 C6 Y  `  Y" d2 v) G+ G* a# y4 x
  22. else, ^$ `6 w' h0 Y% n# B; N% Y0 n
  23. {
    0 i9 ?5 Q. a# `* g( w$ b) Y5 s4 U
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , T! B& d* \8 W4 f/ Z
  25. }% k: c4 X" l$ p
  26. }
复制代码
! x* P% N2 x0 j- J

$ k% a% P4 d+ E6 A/ s+ a


1 Z4 H, t" \9 G0 }2 B0 U" @; K8 |& Y; Y
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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