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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
% B3 N- N0 ^7 c2 y/ S- d. \3 K" K8 @0 [5 Y' e" d


3 V. q& a" M) V- {6 [

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! l2 e: I( g  a& f0 s
( t: e  _& x' X: ^' {0 r0 d( w

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。

1 N& w' G6 V" {. H, e$ p$ [

8 H* T3 e( t6 H+ j1 I

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。

      \/ E0 ~$ |& i9 B" T  N9 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。

5 L" G; s& W* [! f" N. b
一、HTTP网页服务器
* [0 E! k9 ~0 N& N" u) o

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)
      \3 ]# M: u6 q8 U$ w
  2. {
    & Z4 J! f+ X. H6 |
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    * G0 n2 S1 |) D
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);2 N8 q2 ]2 m. E9 w7 A
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    $ E, K) s; B$ R3 h3 m
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # G7 t) B$ b% M5 s0 i) @6 |5 g1 h
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; I9 K- [( c3 ^/ }0 d. O1 ]2 T
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);& `% C; e% v0 d' R( I2 N( Z
  9.     int ret;
    ; S5 F) e( H/ }) y2 Y, ]. @( n
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 k0 t& ^& F& A. l( n; v: \8 P
  11.         {; R4 [7 \1 B, x6 W7 W" `
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ; r% r& d* F! C
  13.             return -1;
    ' O6 \# x# f- f) _! v
  14.         }# a/ Y  K: ?( c( t6 [* u
  15.     int on = 1;
    " j! u+ V( J9 c8 e/ q! Q
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)" d1 P) g' B' i, D
  17.     {  W; m4 O4 U" D3 ?4 a2 O
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ( q( ^: S% y- T* A3 U! D+ I
  19.     }
    , N0 ~$ A9 K; K# B1 Z. A/ ^
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - J! v7 \4 D. R5 D" d' u' _( Q
  21.     if(ret == -1)
    & F4 `6 ~% X- X0 Q0 n
  22.     {
    6 j" L% N  A: t" I
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");5 @) i( \- z5 p" p3 l
  24.             return -1;) B9 d0 N4 ?) q" z' [
  25.     }
    2 `: |1 t% ]8 ?$ ~0 y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)% R7 ~3 S6 ]' y0 o( C( H2 |! Y
  27.     {
    1 c' X! R$ R+ \8 ]+ v. H1 K$ q
  28.             printf("Listen failed!\n");
    : Z; [3 [/ U' z  }/ v( G/ P
  29.             return -1;8 {, v& s2 O0 ^! Y- B# m
  30.     }
      L: ?: G8 a# j: v7 Q1 D" M. h
  31.     return 0;
    " i% A0 F1 |0 @' b
  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);5 X1 {; Y9 h+ M$ \
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ) L( j! R; o- m$ B# L
  3. {& Z, @$ t; A& C( ?) L
  4. 。。。! C( V: P' o5 D, U) H
  5. while(1)" z* o  V  e% {- `5 M6 `
  6. {+ i7 ]! }' p+ G* U; K
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);& _0 o' f: r9 j: v( [. m( x$ O
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");# k- k! ^& Z0 i
  9.     。。。
    * y8 Q& p+ G/ R, @( p, E! l
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);: Z. Y8 O: u. M# H8 b' ]
  11. }1 B  u8 ]' V( W% o: ?% g/ V* R5 _9 t
  12. 。。。
    ) ]* e0 P: U/ B/ E- f, a/ B
  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);& P& o% I: g9 E
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    7 J& n) l; c: \' I
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . R8 O7 O: n- a  ^0 Y9 `/ c
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;  W8 j8 M+ k# O  r
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    8 T+ R# b. }  Z* v
  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;$ e3 m. ?+ f8 K* [, _
  2. pthread_cond_t pct;$ A& N- P5 c" Y/ f
  3. int main(int argc, char* argv[])/ S  o/ ~; |' I6 j
  4. {
    9 F+ Y- h: u8 m' j9 p  Y
  5. ...
    1 i) I7 y: p  t/ z% j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    5 q/ G! C) z; y8 \4 j9 v( H5 Z- C
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    # l7 B& I- _& ?7 u7 [
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);6 T; U2 v9 O! z. ?% j6 t
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    . d& g0 d$ M, ?: K
  10. ...2 \( `( X2 a9 Q' [
  11.     while(1)
    ! W6 Y* A1 m" z. x1 ]% x
  12.     {& _3 v( e4 t8 r& \
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' [0 W3 D" J& j8 j# K
  14. ...
    - f& B6 C  m3 U5 h# _+ |0 M/ \8 n+ d
  15.     }
    9 p' R* u5 _2 f9 e! d" w) a
  16. ...
    4 u4 ~; c4 X2 |" n
  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;">
    8 Y  ~0 G8 u+ K* _
  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" \" S1 H- W2 j$ c  \' d2 s9 e
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \/ B7 z- j/ U& }1 _! z5 F1 Z/ r
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ; f# k  H6 f" N5 U6 R
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \3 b9 h- [( {! U
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"% _! @% L  h3 W/ I
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    & ~, W2 P4 P# N  `
  7.     printf("preparing header\n");
    . x. d5 q$ Z8 Y
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    9 x4 ^# F: R* V$ v
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \& A: W! c& ?7 F- H$ |
  10.             STD_HEADER \9 i! G4 ?! Y9 @6 z) D
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # n" T9 i& j0 V; l) v0 q5 P* u; O
  12.             "\r\n" \
    3 C- U/ Z' F1 Q2 x5 [' {3 w
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");* C, v$ f9 |9 b% w6 Y$ ]! f
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* ^3 t# R  U2 o3 M- A) [) B
  15.     {6 B) f- m/ {2 x; |# B
  16.         free(frame);
    % `" F, }8 S4 q: v' |. a
  17.         return;
    + _( s. w5 b/ K; {5 v+ ?  v
  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" \
    : H6 a3 c7 G* m+ i
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ! M0 }& e8 H) O$ G  @
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \1 t" R8 [. O) ]) E/ p8 M
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    5 R- `: @5 \% b5 {2 ?
  5.         printf("sending intemdiate header\n");: j0 P1 N. q7 k
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 ?& c* W0 A7 M! m3 I5 ^( G. _
  7.             break;
    ) }  x+ F* o: y  P
  8.         printf("sending frame\n");4 x; d" n( U# l9 k* Q, \1 R/ n
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    " X$ P( L3 s& l9 T0 y" ~
  10.             break;8 @" h/ q! \4 Q2 _  j( I
  11.         printf("sending boundary\n");9 R' J$ W$ Y: j# b) N" l) W) }. }  A# x- k
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");5 V" `. |, c& v* D) e* V
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) m, ^7 R6 H, e: D$ o4 x
  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。


" a/ ], Z* S6 V; H/ D


( K& h' A; F6 v二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
" _. A1 j; D& R; F
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)9 m3 A5 D8 _4 Y2 g0 P+ I% {
  2. {
    & }9 U% a9 k0 U3 N: o) [
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( G/ `" M- {: ^1 y( r5 v% d
  4.     if(*socket_found == (~0))6 i: w6 V% M5 w. y) P2 \3 }
  5.     {
    & I+ l" q/ u1 |' e2 m" T' `# t
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");) O$ o/ n7 ]% p6 g
  7.         return -1;7 J1 d( A1 n! X9 W2 l. C+ f& M
  8.     }0 t1 l6 e  c  Q& d7 `* y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    4 h) K2 S- s! w1 h" l* H3 D
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 g# Y+ q5 c' H5 z( B+ G' o! X9 G
  11.     addr->sin_port = htons(port);' N0 I+ X1 y$ a1 i1 {, P0 S
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ m0 d) i  _6 z) v4 y) \! n
  13.     return 0;
    % |) ?$ [) N) K6 l4 p. q
  14. }
复制代码
& X6 t+ R& q0 h1 Q& x5 N! {+ b
) g( z) T* |0 ?$ P
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' }6 D* T: {4 U1 j1 c& u4 A$ o' Z3 O5 Q/ e) s

# d2 u- T' k1 R- t
  1. while(fend > 0)& k' L7 K. p+ X6 {: r; _4 N
  2. {
    1 @* S& I. e; j
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    + S' O7 f) d/ a) X! R' z% L
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);) L+ c, r! P$ h& X; {+ l* O
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    # F8 K) H  j- ]% ^2 X# a! U
  6. {7 C3 Z2 D& q, ]* Y+ A7 m" S0 o: R2 q
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    , [; h" y4 s0 h. D- i4 y1 q
  8. picture.fin = 0;
    ) R" |. b5 [7 ?
  9. }) h6 |4 ?- ^: t2 b
  10. else
    # x& ^5 y8 x0 T! z2 M
  11. {
    + A5 o' m- t2 {0 W
  12. picture.length = fend;* F" H9 r+ h+ ^  h+ t# f/ O
  13. picture.fin = 1;
    6 G, j9 }/ y$ Q- K2 @- K1 {0 L
  14. }& J7 I: m' M) h$ @3 S/ I' F" Z4 I
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);5 I( O" A0 l6 z; U3 z( u
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! y5 J/ W* P: Z7 l+ w5 {  d, e
  17. if(sendbytes == -1)
    3 m8 |( o( ^2 i2 w* _
  18. {
    . [3 k% D, v+ p) e" M9 D' E' n. V
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");1 s; n. y3 L7 |0 x+ Q4 U: m& [
  20. return -1;
    + E, z& S2 F" Z- p
  21. }
    * m2 j3 \8 z- M3 O. O) K  K; K
  22. else
    ) B. j9 V( `$ [& n
  23. {, ~1 v5 |* k2 s, C  y
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " x) y9 ~4 R0 E2 B
  25. }
    . P" N+ b1 Y! v* m- Y+ T2 p7 E
  26. }
复制代码
: t& ~) P6 L, T" G# Y

' u* P( J3 V( P0 U9 l) x# G+ e

$ z/ ~* D3 s# G; W% D; L( m
) @+ P3 y4 D3 k% ], }- z
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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