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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
; r9 @: W' `# i% Y
1 j: y# l" d4 I; I2 z( b: l

' t( ]7 v3 P2 @: V0 q* m$ Z

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
" M9 ]9 ~: l% m1 t0 M
) A! d3 r: E9 V7 `; z5 S

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。


, c. L* z' G1 v* Y8 g


# h  K( l. ]5 J' \

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。


    # w: O3 W- S: \4 A8 \( f  r" \  X6 Q

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。


; ~8 K0 ^7 w8 m7 O一、HTTP网页服务器
0 g* \% f0 j  k, p8 h

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)
    1 `8 P- U1 R2 n; [* x* M
  2. {, ?+ l- {5 U/ d0 x5 M$ p
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    6 Q; ~7 ]( Z2 Y8 z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    # F* C4 e7 s. F
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));5 S. ?5 E- c: J7 Z+ R
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;  @8 g# b# O: k; s/ ?" C5 u
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 u, X; G, T4 B! j: {- `0 [
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    " v0 u* y6 K) D8 c# J* |9 n
  9.     int ret;- l3 L- N0 [+ ?
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1), u7 L; }: U9 \7 Y' U0 @7 h" w" E
  11.         {
    ' U7 H$ M4 |* K7 o) f! h
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . t' a3 _! w4 `
  13.             return -1;
    ! H" f- l% T2 l: R' A
  14.         }
    ) V+ H2 s% N# K: C
  15.     int on = 1;% Q( B! Q3 Z+ y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : z: f: R4 M, a7 ]8 p
  17.     {
      ~7 G% e8 {+ x& ^" z
  18.         printf("setsockopt error\n");" c5 e3 S% _( ]7 H3 }5 Z! e2 e
  19.     }' {1 R. J2 @1 f5 k. T
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);: k; A: P, K2 R/ i- o* g7 `4 p" \
  21.     if(ret == -1)" _, F; Y9 s' a3 u& Y" b
  22.     {+ l1 u+ s! h4 P9 }5 o. l
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ P) h+ X1 F7 l* h" T( k
  24.             return -1;3 o- C4 R& W6 t
  25.     }
    5 T- |. S% w; @3 C" J
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - d2 j2 q! j- W$ J$ K7 ]0 ^' l* I! a& A
  27.     {: [" M) L; o- w: D3 M. J8 |' M: u  s" d
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # A7 M3 K8 j+ U; r: [% `
  29.             return -1;
    2 g! S; l: _3 d1 P4 f9 m7 W* B
  30.     }( {9 h9 W% c% ^7 g) w( H
  31.     return 0;
    * {# c, y+ s3 Y  \# M, d
  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);
    & a. v, q9 h: q: }9 c9 x/ k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)# D0 w% ^7 Z* `  s
  3. {3 E' Z1 K1 f- a6 \
  4. 。。。
    9 j( E9 k) j4 z* X0 W4 p
  5. while(1)# [7 ], ^9 m, I5 l+ f9 P
  6. {2 Q1 \; E4 h$ G: |6 M
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ; x( v0 W$ d: y! m6 r& n1 }/ P& q2 F
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");/ U1 S8 ~  G5 B3 R4 R. o
  9.     。。。
    8 L( K7 \7 {* i3 Q, K  S* ?- c! a/ S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) F% k! T. x% f
  11. }8 V; L& Q( V" y# t1 b; T
  12. 。。。
    4 L5 v: G% s3 M( J! r3 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);: L3 u) C% @" S& L: c, V9 r/ F
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    : E2 e5 y) M1 e1 Y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;$ N1 U6 M6 `4 g' t! S- h
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    & v8 J$ T+ G# C' K: R* S+ v
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    , n* t, u/ T0 ]1 J
  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;
    , ?) U* m+ c. f0 j
  2. pthread_cond_t pct;% L; u, J) T' ^7 l. {
  3. int main(int argc, char* argv[])6 V4 i; o8 a% y2 h1 y' R
  4. {- p8 l$ j0 u3 J6 h7 _
  5. ...
    + J2 K5 c/ H# \4 f8 A# I2 E. S
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    4 L7 @7 p4 h+ |+ j
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);& ?5 s0 }; f, V' @- r+ D) |
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    " C) M. \  n8 n+ ]* [
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);0 M, a; o  k+ |* s7 v
  10. ...
    ! z4 S0 s& d4 I  @$ D0 N7 w1 G. R) B
  11.     while(1)
    7 w/ N) c3 U+ \& W  G" h
  12.     {) G: Z# U2 p2 S4 w. D5 s( H1 m
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 |) I' P6 x5 W9 t9 @% c
  14. ...' k. ^0 h5 W; ]1 I; q
  15.     }* K* M! ~5 u4 t/ _  L
  16. ..., I3 a4 C& V/ _7 o: w
  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;">
    7 L7 A* i/ L# e  X- M. x7 [
  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" \! v, a/ m* [$ w6 W% c
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \' L' {" v' X( l' Q
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    1 B7 ~! V: n" q" K
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * D! z0 m: ~* }% f
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  Z$ P  ^2 t. _3 Q2 |  S
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"7 \& x( C7 b. I6 I
  7.     printf("preparing header\n");" j  i9 w/ ^3 Y! w- t
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    & C, _. n" w$ E0 p  k1 K. N7 o
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \8 }0 ]/ A1 r/ l) |- ]
  10.             STD_HEADER \
    ! P- L4 T& C6 O; G  z5 l% Z3 N
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - v* v" r) b$ ~* Q3 N& _
  12.             "\r\n" \
    8 S$ ]( K8 B8 B8 I
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");, @8 [: l1 s2 g! y; W
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 d3 P# G$ {% k( m4 r
  15.     {! W. Y0 z9 C# ^
  16.         free(frame);! g" M# f; ~, a$ C/ z% z
  17.         return;, I7 ^0 r! T5 v8 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" \
    3 C0 X6 E! A5 w( [8 P4 |
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    3 c$ w( [9 {0 Z2 v  F4 i
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    1 K& P4 |$ S3 p/ Q2 L# c% r0 R- I. n; }
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);; B# X! ~$ {' R2 K) @( Q
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ) i9 H: V+ P/ {4 ^
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 T1 S- B1 B$ o' Q  W4 b
  7.             break;
    + k. P. U4 }. X2 ]
  8.         printf("sending frame\n");4 P3 |# u# o8 M1 D5 Y8 h1 p
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    5 k9 ^3 w2 U' U7 y, a$ L
  10.             break;5 `/ Q4 k* K9 E. k
  11.         printf("sending boundary\n");
    ; p7 ]& o2 _1 r' X
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");) d" ]+ L4 k! w" P6 f/ d
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 S4 D- C% O! M9 U1 a
  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。


0 r7 K, x, @0 T/ `  |

/ t( m* A* y% C5 Q5 Y! E
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:- \  X' K2 H+ F* W0 t. P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    2 ?2 X- [0 @9 e$ T
  2. {
    . u( q9 b; \1 _, _- W4 \6 o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
      u  b7 z" P& d; |  l
  4.     if(*socket_found == (~0))
    " l% Y/ v8 s$ Q* n6 @7 n1 e3 v
  5.     {7 l0 V% S  |7 v
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    : Q( l) g( a9 P9 X* Z" {( w
  7.         return -1;
    * j# z# g+ A" `1 D+ g* \; f/ l
  8.     }. n, a' }& W+ u  y: M
  9.     addr->sin_family = AF_INET;4 l  q" t  i* E
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);4 b, n/ Q* \6 f( s* m
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    / t  C6 y8 v* R1 q% [/ w
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    : R; k* h9 I! Y2 V
  13.     return 0;
    4 |! e& p; U5 p: p  A2 j
  14. }
复制代码

. W& h1 L9 `: D* n/ o1 `) o
7 Z6 y0 |  e5 P- M6 H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 r  S. u2 |4 A& W7 g
. z4 Q- A4 L$ g4 q2 N- S
& ~3 {' g+ Q) A% O5 }' ~
  1. while(fend > 0)
    $ U/ y/ C# ~7 R' F, a
  2. {
    0 Y' T% x, ~9 T# j6 L( M0 |- x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    / o  }2 \. s) i$ q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);* j- X1 U7 J! P, {7 z1 H" e7 x
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 t5 f! B& s( U7 B
  6. {3 L2 A/ U- G( S  D, p" n0 t) V
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ( K  ~8 a7 S/ R9 ~* `: f" ]
  8. picture.fin = 0;
    9 Q, z" k" }% `; t4 \
  9. }
    ! t: U! l4 w/ W  t' r
  10. else
    4 y# X$ H+ y- Z4 M, o0 _2 l
  11. {
    ) Q& D" V, A% }. z) R
  12. picture.length = fend;1 l" A7 D. u5 X* k! ?) I3 o! x
  13. picture.fin = 1;3 x4 a0 B- ~! ~0 m9 n4 Z
  14. }& {9 P9 k: B% n9 b$ L8 b
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);1 v- ^( y1 V7 q( g
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);  D& H: o1 m2 j
  17. if(sendbytes == -1)
    / ^2 f( W' h' u1 ]9 w
  18. {& Y8 k, _8 ]$ {9 ?
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 a+ g. @# S+ ^
  20. return -1;
    : D8 b+ n+ N7 f* e
  21. }
    5 x. V: F% _( }0 M" P) i
  22. else! [3 ^1 m) e: E$ N6 W0 S
  23. {
    ; G  \/ x3 F, M* p8 P* k& a  o
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  n0 w* M$ m7 l# u5 c) Z1 j
  25. }1 X/ e6 `3 S6 f  ]
  26. }
复制代码

" |- P, o) m2 q' U# Y% x0 j5 A0 O$ c+ s" w% ]; `) j$ g* C

2 u3 u2 r6 D5 L  Q

" K: i7 R( w* a. X1 R& |iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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