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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 ) g0 Q2 M% t/ l0 E* H& c& ]- V2 E% F
4 i7 F9 H* Z4 {& ~

! l1 y' J# A1 u' H

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
4 A: R" j0 ^* ]& W; ]
. ^+ K- `) K3 u4 N

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。


/ c6 O' p" h5 G" P; H! `: Q

8 j, ]: z$ Z% ^6 ?

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。


    ( R/ A4 f( W% i

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 v* ~  O0 z& s* T  i% u一、HTTP网页服务器1 s' p3 c# \) S/ r+ F

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)  i* {8 \0 A7 e5 c# |& @! ?
  2. {4 L1 G# }, X& y
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    * {' G# C  @1 |" u9 i
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);7 o4 a; B3 `$ |5 }* I& {4 }
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    8 q4 d" m3 S& Q5 }  q
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    + f$ b' W+ |" J# V, T
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ! V  r' a5 o/ g- J# O
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    & G  P& e' Y4 d/ g6 z4 n" x) ]7 \; b1 B
  9.     int ret;
    / F9 H# i9 F0 \& W
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1). O4 \% {: C7 T3 T8 \
  11.         {
    9 @2 E/ H+ P  w8 ?  o7 W3 G- x& Y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 g) X- {9 w! s, c0 m' K
  13.             return -1;/ H+ {- k- J8 V% z2 s/ E7 f2 g/ V
  14.         }, V+ a' h/ v: B% g3 I
  15.     int on = 1;* J0 R, l- ]4 y( j+ @. a
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 h1 l0 L8 [! @5 Y" s5 f3 b; f, h
  17.     {
    * H7 m0 A# y$ |8 v+ Z* l3 {0 G
  18.         printf("setsockopt error\n");
    / ]4 c% H! }4 O0 f6 Z
  19.     }
    - T7 k8 R; f4 Y7 Z9 |
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);/ z+ L6 i: Q. \/ ^+ w
  21.     if(ret == -1)1 p2 b+ P; U9 n) e0 `
  22.     {
    / |: _5 O; x1 F; C& f6 u$ ^3 Q1 I
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 C8 O2 F6 [& {. C2 ^
  24.             return -1;
    ( L6 @- F) Z3 G  C( b
  25.     }# Y9 `) a! K# Y1 ^9 L
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)# ?% ?0 J' v3 [9 D
  27.     {( }3 v( q+ o. N6 Q, G' W2 ^2 m
  28.             printf("Listen failed!\n");: b6 P0 C# B) J3 l3 M' L
  29.             return -1;
    0 w' p# X" h0 Z# p" v: x
  30.     }
    / o2 X  e' F0 Z
  31.     return 0;
    2 ?. |4 X3 U/ a2 [" \# I
  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);7 c/ ]5 |( s: _/ }. l  k# k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg); I% m: `4 ]' `5 n" z
  3. {! }3 B! Z; i" o2 l- }3 M8 B+ F
  4. 。。。
    0 H$ r4 X, ?1 \. h" |4 J
  5. while(1)
    % {: o! p( [) I4 ^
  6. {
    ' V  a( r* O" _% A
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);4 V' O/ E# x4 M, Q% r  @9 R/ f
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    $ O: w3 B: Y! ?
  9.     。。。, u- o8 y! o+ C/ e4 d' U# C, ~5 u
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);5 E  ^+ \' a8 a: I$ b
  11. }% S# j$ J- Z# s9 K1 X( d
  12. 。。。8 N5 ]" ~- z* z5 \
  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);
    ! ?) y- R) M0 k5 R8 G! T! E* ]
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    . W9 Y2 i8 n/ H5 {
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;5 b6 }1 m6 h: |, h! }, \# E9 Z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;$ Q' a- k7 g- Z0 O
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);# Z' ?$ P- E' `/ Q9 H; 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 e8 F+ F4 h: w
  2. pthread_cond_t pct;) }0 p+ m5 }" u0 m' J1 O: F
  3. int main(int argc, char* argv[])
    / J2 Q- T# C( \4 G
  4. {, p$ a/ T0 b" Q$ V4 n) O
  5. ...
    * t% _2 D) C  ^! h0 h
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    3 Y: G$ c' x+ A7 X
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    8 m  L: F+ t2 B( w
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);3 {' X7 \3 ~$ I: ?0 D
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);/ ]" u+ A- _4 q7 v1 c
  10. ...- \* S0 A3 ]+ O7 \- A, R' F6 I
  11.     while(1)
    8 M/ y) c2 c; ^, E! O
  12.     {$ `! r2 t) ~& C1 G! l& |
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);' z% f. c$ H! l; n9 F5 z
  14. ...
    ) K8 Y( o5 i4 K  A" r
  15.     }8 T; z# e, i7 Y! g& d9 W0 z
  16. ...
    9 [2 L$ X2 g/ W" A2 Y
  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;">* B' `  n- w( c
  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" \, I) q& }" N) j( T# |
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    , J* |+ r/ q" V$ B2 q& {
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \( u, n3 y# D: {! P8 f" u9 C$ q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \! p7 g( R1 K7 c: ~3 K
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"0 }# r$ ], E  j  f9 d
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    0 X9 ~6 t/ L8 n% M+ c0 K0 Y5 m
  7.     printf("preparing header\n");
    + ?2 n: g$ @: w( ]
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \0 f3 w  l* e5 r( l
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    8 g2 X1 D, `, @+ R9 \* {
  10.             STD_HEADER \- {2 C6 @+ A5 j! K+ L+ d
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \" @' z3 @1 H+ r9 i: H3 b& v4 q
  12.             "\r\n" \% X1 _* B  S) ]- r4 l9 u1 B+ j& [
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & k' O1 n9 z. l7 g& |
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 c1 a9 v! m0 V4 s( ~/ ?
  15.     {8 E* U3 f1 \7 N, {5 ^6 Q" x9 `& O+ S
  16.         free(frame);
    ' }* k! j6 c% x( d) X5 W
  17.         return;
    9 D& }9 f# y+ P" T
  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" \+ b8 r# v# e3 ^9 Y: I# O
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \# X- x/ S' F3 f! {; n! V
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \; d. ~) T/ q" ^2 s6 ?, o3 Y) P
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    7 F5 q5 v+ b& p: m
  5.         printf("sending intemdiate header\n");5 ^; g  R3 b1 _( H9 B8 |6 m
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 P) d7 f4 e/ I! W' N- z% t
  7.             break;+ d1 `' K. J6 x
  8.         printf("sending frame\n");( C5 X5 @# I4 n! C2 R7 r6 Q3 V4 o& n
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)3 q7 f0 B. n+ C% b' U, m
  10.             break;
    ; r) u9 E7 Z8 Z
  11.         printf("sending boundary\n");! o8 N9 _) I! V! z
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");) Z: V% m; c0 W8 V1 w% ^& |
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; |( l) Y& a2 c) J0 x2 \" @
  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。


7 M& y2 i, U; D


, j0 T9 ~- C1 w二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:# g; c) E3 D& I  Q9 F/ @
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)( v+ n6 e! f& R/ r' Z
  2. {3 l% a3 z9 M3 ]2 S+ c
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" u" J% B  h; R
  4.     if(*socket_found == (~0))# m# m6 k: W) b( n: o
  5.     {! A) L+ z! @% n" c+ J
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    3 c$ e* o4 Y& Z/ x, v
  7.         return -1;' }: B, z6 [' B$ ~# w+ D+ X
  8.     }
    ( E" I6 s* d: h5 F" X/ l! r: e2 X
  9.     addr->sin_family = AF_INET;  e( Y$ \  T, c/ P2 G3 X* }
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 B: Z! ]4 t6 K# n+ I) |
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    / R. S4 V# }+ ~2 x# I( w
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ O& t% a7 W7 v- K  [
  13.     return 0;$ a9 y: s1 z4 z& M7 a9 q
  14. }
复制代码

: Y5 q: j' N1 m9 g$ F. P: O. w% E$ r+ \" h" d# z, V4 ~* s, W
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:
# C# K( U+ O' |4 O+ p5 r% A) S. T% ^5 n) h& y4 ^7 e- e
( F- y- D+ o5 f; b
  1. while(fend > 0)
    % [; {* }- F2 i6 R" ^; e
  2. {7 e5 z4 M+ Y! @
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    0 J- C& J* s: a: q% o/ g$ Z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    $ C+ W. j2 j4 ~" t' q$ @1 A( K- U
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN); C& C' `1 K& E7 S, G
  6. {! C5 ^' v7 c* I+ s" Q  B
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;7 V* W# L. f; p! K6 j! n' s
  8. picture.fin = 0;
    % m' a% h+ H. l" d8 c  T0 U
  9. }! ]+ k3 C. {" Z; Y) u7 g) c
  10. else! A& n2 V6 q7 N) c- z$ k, ~
  11. {
    2 [  S2 H# m) v$ j, [9 m
  12. picture.length = fend;, J9 d/ ?" D; P* ^" b
  13. picture.fin = 1;
    - W5 e9 u1 k3 A3 ]' H
  14. }% f: w1 h$ y' c+ d' a5 M
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . s/ @) |2 R5 P8 ?( d7 c! _' Y3 {
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 G+ M' B) f# N7 T+ G, W
  17. if(sendbytes == -1)
    8 p9 J5 g. x5 C4 Z" E/ y
  18. {9 j8 N( _8 a4 d0 m; h$ y% f
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) c$ U$ h( J3 t8 A, j$ ^" ]" Q
  20. return -1;
    9 V% G& K: h7 L! s; S0 j
  21. }: c6 H. U: D9 c4 {& c  u
  22. else, R; {, T1 w3 L) p3 |& O% ?
  23. {; z" m7 k# x; S# |
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;" L/ t7 V/ y* N
  25. }& Z$ k. n1 O! T5 w' {" b) F
  26. }
复制代码

7 e4 K7 C1 M/ r2 k* P
( [" ?( y/ w/ S4 g; _' `$ g. n

% T( q; m% R" N

; b$ P9 Y: j  X% g+ o/ E8 DiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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