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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
0 ?5 K/ g) K- U9 u2 D* a& E3 e- L! k% A- G8 u. x


& L) e, X# p0 ]

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
/ F- y& a3 V- b' s. c2 j( g
5 q7 X0 \/ w* h

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。

  E5 R+ r9 Z: m5 q$ H


. V0 [( k5 w1 H4 S! k* ^

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) j; P1 e) _0 J9 I3 S: x

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。


" z& U7 E+ ~4 l2 C/ `: c一、HTTP网页服务器
* E# s, [7 `- S  ~+ C0 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)4 O6 t2 F  f3 ], g% c/ k  u. w4 y" O
  2. {
    7 {; `$ `3 e7 ?" t/ ~# }- r  ^# r
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ; ]# x& ]. s0 C/ M8 Z4 M+ y% L! z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);/ |& c# q5 L. ^6 B$ v$ ~- ^/ |
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));/ m) |3 \4 K0 T9 [5 h1 q* `
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ! u" L& a. T5 s  F  U' Q) l8 _
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 m4 i2 G3 u  o: D3 C
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);5 Z0 h; J: b  t8 y9 G
  9.     int ret;
    , L/ s% a6 J$ v( x- ~( ?* d$ h
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 F  l) f2 y  n" X/ x& p
  11.         {
    6 e9 u4 `0 g$ t" `7 E
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : |% o+ M6 M5 m! I- r
  13.             return -1;# V/ l$ Q, R1 o! d8 L( Y5 Y8 z) }
  14.         }
    0 F0 x' F0 a" N  [2 H, ]$ d; ]' w
  15.     int on = 1;
    " b$ x. C7 x' ]  H7 K( J1 X
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0). j  M2 b- {3 M* ~: {- k
  17.     {" p2 P, P9 b$ |; f
  18.         printf("setsockopt error\n");
    : {2 _1 \! N7 ^6 ^: I
  19.     }
    . k7 I2 Q0 m) @" t* u
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);& C8 V: `# y: i# r# N; f
  21.     if(ret == -1)6 e0 S. x" V& c" p$ X
  22.     {# c3 n$ I. d2 G; I) p
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");* g* ]3 |' M! K7 J
  24.             return -1;1 @. X3 b3 n: D$ l$ R, d7 r
  25.     }& ]! f  y5 @$ w7 T5 j5 D
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 a' p& }* m# v4 p4 x; w
  27.     {
    * b7 |7 S6 V9 H3 k
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # J# c5 ?  o4 u( W+ z
  29.             return -1;
    / S' N( }* A; \0 ?; }
  30.     }
    0 t3 l2 E, D* N, U
  31.     return 0;1 U: w6 h, f5 N' g% u
  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);
    4 @6 k; ?( K4 m; a& D
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    7 n- N" h* x+ g1 T% U& C
  3. {
    : G" |& d7 q; ~3 I
  4. 。。。8 c( j2 t! r0 }- f7 \$ M
  5. while(1)
    : R$ F/ Z5 s8 I4 z3 O0 ^" T
  6. {0 M% Q5 c4 V& ?! i& L6 I! L
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);& P. F9 g5 v$ T4 U' |
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    / R3 X2 D+ ]/ v7 }1 j& p1 N
  9.     。。。% A8 [' G6 Y) f9 N) F: ?2 y4 F/ W
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 f3 }! [% g1 p$ C  k1 o
  11. }
    " _5 o( o" b. M" n( C
  12. 。。。+ D; h) U7 y, R" l9 Q
  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);) v+ W/ j# G; x, u6 V! J5 h/ K
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;5 x9 ~) C/ J  f( |; F/ H1 u
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;, G! L" G" G% ~* Y  E
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ' c9 g+ a& p. d8 P+ C" S
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    9 r& u. I: h$ ?, _* K9 ~
  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;
    * i/ n/ _) g3 c4 k# X4 _3 d
  2. pthread_cond_t pct;
    + a. ^, {- X; j) v) c1 @
  3. int main(int argc, char* argv[])4 g* U, o$ b  o
  4. {
    & y4 {4 G; i) k; h# M
  5. ...
    ( e) e6 q* [0 b: E& A% Q; l* W
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    , a$ T7 H* }0 Q- ~0 e2 B
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);+ p/ B2 ?6 N8 F6 x
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);& w0 V  Z, a& `1 J( w2 q/ Y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);0 K% F- n+ l% h, U/ O* p
  10. ...+ d0 `2 ~% F+ J
  11.     while(1)
    ; p/ W+ y& e4 |, U& X: ~% c) ~
  12.     {7 j+ H" U# j% F, I
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( s1 E3 j$ u5 g. F* a
  14. ...- K6 G: L+ k. g' d2 Z8 s, K
  15.     }3 c0 a# V4 |  q9 o
  16. ...
    5 u9 d( L9 P4 D% a
  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 {, ?2 i8 e0 h* q5 x. U" u) p" d
  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" \9 x. w4 F1 z/ F  y
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% \: u) b7 f4 f
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \6 U% N9 V2 \. i
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \5 }' V! @+ i' p! v
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ' w3 J6 j8 I- I% X' a
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"& ]$ J( A' S8 P) ^8 Y2 v- l8 J
  7.     printf("preparing header\n");; X8 |% _# H" ?6 w* M0 A4 E* n9 l
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \/ P( W  u1 K1 g5 M7 G! X: M
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \' ~: ^- }$ L5 H. x( J( N. s2 \
  10.             STD_HEADER \
    $ s/ g1 B2 E2 E: }# B6 p/ N# i4 j
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \- f; y7 k$ ]7 V/ f! S' }& Q" _
  12.             "\r\n" \
    2 m. X9 W: d/ z
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");0 ]6 d" y8 K  P- [5 @4 B
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& ?  W* H5 c5 E
  15.     {
    0 e# X# O2 P* k! ]3 \
  16.         free(frame);
    " u; ^3 p6 e8 G( L4 h
  17.         return;
    " `/ \% R9 Y% ?  I6 ]
  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" \  D4 s1 w$ p6 V$ `, I8 J" J
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    4 A% j+ g2 q+ g; w: ~5 B6 ]" ~
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    5 _1 F' E' e* x" P. P
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);$ @+ E$ Q3 x& f6 Z
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    - {' I4 i% l- C! y  u
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; }# C9 p5 w/ n" z
  7.             break;( S+ S* P3 r- w4 k2 `
  8.         printf("sending frame\n");/ x) v3 Y4 ?9 S% ~, m
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)- ^+ E% [" C8 P3 r
  10.             break;$ n0 r+ P0 c: j
  11.         printf("sending boundary\n");3 l$ Q8 M, u  ~" }, N. H* w
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");5 \3 ?& |: D% U7 J' G
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( e8 c6 _3 j) x9 x9 S* h
  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。

: s2 @# V+ b: v1 C9 i, `4 e8 o; ]


( H. |" I% k% Y4 l! e; `( w7 G! _二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
* W2 P0 M- T' M3 X) [
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    / U6 X) X9 F/ [0 F
  2. {
    : N) y7 a2 F+ Y/ s! U7 F' }
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( }! v! z+ b7 ~* H6 b3 E6 L6 a3 B
  4.     if(*socket_found == (~0))) a4 G, y9 _- ]
  5.     {
    ) l2 W  [$ x+ e1 f
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");  c' I. g0 {6 t/ z; q9 n: B7 N
  7.         return -1;" |) \4 n. M# J) u$ U' H
  8.     }% N' g3 L1 U+ Y: r8 e
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 s* ~- x% _* e  b/ r3 W
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / t" \& k9 p  A) I- M
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( w1 }/ F) @3 M) u! u
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , F4 E* m2 h1 A
  13.     return 0;- r) Q6 Q: g) Y: X
  14. }
复制代码
/ h/ G' j: u6 |, Y/ y! |

4 s' ~# D  c0 W3 H+ t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:
/ A( A# ~' ?8 S9 Z8 }! l' v# B  t3 q) x

5 }" E6 d3 b3 _$ R$ T3 g& j8 d
  1. while(fend > 0)
    + R% U5 l+ C+ q7 h
  2. {% i/ R$ t) n0 [( {
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));1 U! x0 h  `( R- U3 z4 D
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);8 r3 Z* i1 k) ~
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    & [2 e6 C) B& A3 F  u7 \
  6. {3 U1 s% H0 f# [& E8 g
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    " b0 G% {* U: U1 U; ~2 T( E' W3 O* H' a
  8. picture.fin = 0;
    4 @% @! [5 R( h/ ^; [6 p; e; W
  9. }& x0 C) J7 {6 f' K+ [! L% k+ q
  10. else, P8 G+ g8 }% @5 g: W
  11. {
    9 t+ {1 L. z: K5 Z1 z2 T
  12. picture.length = fend;, J) S' Z( F& a! B+ d: U1 B5 D0 t
  13. picture.fin = 1;* U- M) ^, ?/ }; N4 R- Q
  14. }
    % _8 C' c7 n/ ?9 H
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);2 e! U' H* a3 r; b* r- r; y
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);6 e- }( p/ ]+ \; j
  17. if(sendbytes == -1)  @. M; U$ b, m( O$ l) r4 x
  18. {# D" r' e7 A- A+ ]- p0 g! T2 M
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; Z4 R1 t6 Y3 _  w. N; N6 E
  20. return -1;
    ! w+ r+ |9 _) x7 {9 `' [
  21. }* f  U( ~, J8 k; x8 @, \8 @
  22. else
    9 ~3 k3 I0 J! T1 c5 ^  _
  23. {4 v8 ]9 f2 P8 Z4 g
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  _  Q$ a8 ~2 R/ {5 }
  25. }
    ' |  M) a& ~$ Q: E/ M$ P8 _' |6 G! D0 n
  26. }
复制代码

( Z8 X# s9 @4 Y$ t( C: x% U6 U/ ?) g

( D6 e2 a- [( C- J; h+ M3 [
( C" N- Q, b; w7 H, w8 k- [2 g
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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