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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
) t" O" }) O3 F2 ^, R$ b$ L- j: e6 Q, {+ b

* [7 i! u1 @. ^% 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: Y( F5 j2 `$ t$ D3 C( m
; K  o) r1 @& j6 q5 Z6 l  M

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。


* [) ?, z7 _* u8 E- Y: @9 l

% Y7 H, M  L3 h- ^+ V

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。


    9 t8 Y7 B4 z' D9 N. G! r* h: R. @$ |

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。


6 Y1 n* r( \4 m一、HTTP网页服务器1 k- Y* ^- U. g

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)
      t  x& s$ t" R$ h& h
  2. {  i9 N* ?' i' _
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    * N) I9 t4 C* M
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    9 P0 e1 [! B/ _
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));! h/ k- v9 X& }# T
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    $ C# M" H% `  D" Q/ Q4 f2 R5 Y- G
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ T' X& Z4 n& V! b
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ; {+ |! X& I' f; V' n5 k
  9.     int ret;
    - r$ T4 f% w8 x' X: d8 u
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " |# d. D& ^5 ^, T5 P
  11.         {
    ! s8 e; f: H- q/ g3 c" ~: {5 b" w
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 D8 T3 }; ]5 d+ x* `( Y. z' w
  13.             return -1;5 u; q/ c% }  C
  14.         }7 `$ S3 I* x; a
  15.     int on = 1;$ W* c3 [3 \7 W% H" q! L5 G
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 }3 W3 ^  d. A  i+ _+ s0 d
  17.     {
    # g! m# P6 i# S  ^. E6 Q
  18.         printf("setsockopt error\n");
    6 L2 j/ S4 `4 w3 y
  19.     }
    7 e- m2 L  Q3 K, P6 `) O
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) a6 q+ [  z6 l- t
  21.     if(ret == -1), ?4 y$ d% y, z( g
  22.     {
    / _1 q/ }, E) ^0 [
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");4 V% P! g, C' G' H# i) ]
  24.             return -1;0 ~! g7 q5 F  i0 w6 J. P' O
  25.     }
    9 o& e6 T& m3 Z
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 W! K; L$ D6 {  S2 i. M
  27.     {4 v; c3 C0 J  x+ o6 [, V
  28.             printf("Listen failed!\n");) c4 G& m/ K3 m- m, ~# \
  29.             return -1;
    0 `( x1 R3 B7 s" I8 b4 M6 z8 w
  30.     }
    6 c  L0 s. \- l- G+ E5 W9 F2 ]3 O
  31.     return 0;6 r* h8 J( e4 z; g+ G! A6 W7 O
  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);# _( e) q. w6 E1 k1 A
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! x( w* @: b1 q1 w: h( u0 H
  3. {) i) x2 O9 i8 B8 e9 X% g4 X
  4. 。。。
    ( }. G# `, W4 D! ^$ V: \
  5. while(1)
      _! D9 W$ f$ N- M  s7 Z7 ]
  6. {
    , U/ t! B8 M! d. P3 y- N+ F
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);  L/ T7 n9 e/ b7 g! c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    $ j3 N! F3 a1 v0 x/ @' A1 `
  9.     。。。
    / g, o5 Q/ F+ B# u! f+ n
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 R% ^1 r+ w# H1 _5 o
  11. }7 H: W7 ?; k3 T' s* F( Y* D, l' h5 y
  12. 。。。
    - ^  N+ N1 t3 x* X$ W6 r
  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);
    / ~3 i- f# B3 z; ~4 O
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    8 m% Q/ C$ q4 \# X
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    % Z2 V6 W) L& t: P" ?+ t
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    0 w+ B. K; G* c* e* r+ T
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);& Q3 b. y: ?" n8 m* k$ x
  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;
    & F7 X% |( A: J  d, n3 ?# T; B
  2. pthread_cond_t pct;3 V6 c6 |2 K  p2 E, h& o
  3. int main(int argc, char* argv[])
    9 G: G: A. X/ W) _- S& W- J
  4. {" N1 o, C) A0 r9 u# d0 p
  5. ...$ o4 j# O: H3 V# K2 p* Q5 h! ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    * l8 N* S' ~6 L# ~! Z5 p
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);5 Q$ g9 A4 p* M. e; G4 T; N3 a  W
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    7 \! ]# |0 ~9 t/ M( ~) \
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    & H9 {: f3 L9 l. ~
  10. ...8 X3 x1 U" F" c" {
  11.     while(1)
    / y' e, J5 _5 g8 K# a3 w
  12.     {+ J! A8 o  |7 ~" N0 u4 U" w* w
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);1 p3 y* x5 r. Q
  14. ...; y9 m% [2 R0 c5 p! `7 {0 Y- c
  15.     }( \3 T* N* Z0 J; E4 t
  16. ...
    8 c7 X4 r; P9 F- D' B# r: g
  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;">
    6 M+ b  ^, i) V- }, D* Q
  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" \
    0 J. t9 u8 P- L) h5 e8 T& D+ V
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \1 }; c& J7 g* ~8 e1 G7 t# F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \- i. O; |' @3 g
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \, ]' o. q- l# D3 H/ k8 u7 M
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    8 l1 [- q; E/ f
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ ]( d- p2 C8 T# v2 q4 B1 G0 F. o
  7.     printf("preparing header\n");, {! w$ q# C5 }$ m/ P- C8 f; m7 V
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    + ^2 s0 [8 Z. L- Q( Y% `+ l
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ; c# n" S1 u4 k5 c
  10.             STD_HEADER \
    ) C) n1 {6 `- e$ X% n6 h3 z
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \, B$ W: u$ M% m' B5 H
  12.             "\r\n" \! u" S" A- ~7 B1 `  f
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");) ~4 t, j. ^$ J# f' \* Y  b& N5 z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 A! V3 V$ X  |) n0 U7 y
  15.     {
    . q$ y6 v  l. p
  16.         free(frame);
    ) }  [! |" a' c) K) k6 L
  17.         return;
    + D+ M. {4 R  ?- A
  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" \
    5 p$ S, t" b& _0 j. J
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \! f: a, i3 a  y8 C
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \0 w! F9 X1 ~9 k! g- I' I  L* v0 |3 y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);0 j; r/ E/ f3 \1 P4 ~" \9 X
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' j4 Q. B, R7 K* K
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) m- r5 W& _  k
  7.             break;
    # h2 m* _2 N0 W& M7 k
  8.         printf("sending frame\n");) Y. Y4 [, L7 @0 b( _* J
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)/ z2 `/ e/ r- |; u  C8 f
  10.             break;9 G. m/ k! x( l; J  ]
  11.         printf("sending boundary\n");- U& t9 N5 |$ H4 o6 O- K5 b* H% i
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! n" }: s9 B% q9 l
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' O+ t6 t9 e$ ^' B
  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。

" M( K' U& S: q' ^' U% q4 X


, W, o7 U. V6 W6 W0 A1 H二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
) ^' i2 Z6 u3 g" Z' a
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)" R- E* Q8 m0 q- w1 p
  2. {: v  \% ^- R+ o! x0 [; d3 o+ v
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% i  J/ m8 M5 u& s2 c' P
  4.     if(*socket_found == (~0))5 q/ L; ^% z# i3 R" v
  5.     {
    + X. h9 _  U! W4 L- U+ j
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    $ ~' `& I$ D0 q9 m) K
  7.         return -1;, I, |9 z8 F$ y. \9 _- t! _
  8.     }
    4 L# b8 X- b  Q. O! Z/ D
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ( C9 C$ y! _- `* ~3 E$ u
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);: X) B% ]5 q: N# |, t
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' M& L5 y* |) @" h7 p$ l0 P, Q
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);6 O7 K6 b& u) C% j# i8 [  H
  13.     return 0;. b& Y- t  \* m9 x; ?; i+ n
  14. }
复制代码
, Y: q. G. N( }! @! E

7 p- r4 ^( T, n' a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:0 y  Z' G7 e8 l8 J: X4 U

8 A1 l/ ^: T8 }) r0 C6 }2 f  D/ l2 q  d. K! [$ U$ }
  1. while(fend > 0)6 _. K- p+ U) r
  2. {3 F  N% F6 U% w/ H( H; p% x' q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    , U% K% G5 ?8 S
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ) I, ?5 _  E+ C  x9 w* y1 K$ U; d4 P7 \
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 ^+ J  a+ K! D$ k; y2 m0 b* `
  6. {/ \0 X# Z/ D. R5 @2 ?7 o3 n2 l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    : H* c2 t/ G; L% i  z* _
  8. picture.fin = 0;5 l. |. j6 ^1 G# x2 b
  9. }
    % A8 B# c6 p, x9 L7 \
  10. else" Z/ t4 d4 u) I) t
  11. {2 }. X( C) n& J1 U/ ?) C1 Q! k
  12. picture.length = fend;! m& @& Y5 z) O
  13. picture.fin = 1;
    $ ?5 G3 M  k  s
  14. }
    ! N' f' l. e& u3 M" b
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 `9 k3 B7 a/ e, r, M7 h5 y4 D/ ?% J! T
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( {+ ]" |. {1 W
  17. if(sendbytes == -1)
    8 y* A5 W, G1 t& y% J, c6 q
  18. {
    : m3 d) t' t& {4 H, W! }/ a
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");/ K6 X/ a: Y- w) I
  20. return -1;  _$ q; w& H; z" m. X5 P
  21. }
    ) u3 n5 w# P: N. l) O; n
  22. else. b) y4 W/ y% K* V
  23. {
    % f. q- o" e% ~- @7 N' L6 g  r& J" m% B
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;0 c3 F4 ?7 U4 B& ^, A
  25. }* r0 S( W0 X9 G/ J
  26. }
复制代码
4 H  p* K, X; i: ^
, k' {5 H9 V( q% }6 r

4 ?# v; @! r$ e- p7 z5 K( T
$ o" h1 r+ H1 `$ s  D2 H/ J4 s* N
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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