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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 5 m( {* p0 |$ F/ C

: |+ k% N2 K9 Y! g9 |3 ]: [  `


: A; t2 i2 {3 u

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
9 H" m  M% Z% X# a( ]" z! d8 K8 h2 ^6 @% K# 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。


, E8 n/ x: M' U- z

& Z1 H$ i5 l9 r7 z0 W

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。


    8 j- K* h* M2 W& l* W: K# 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。


0 m1 G# i# H3 [$ Z! S一、HTTP网页服务器
" v# n2 ]) d% v- c

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)
    8 a/ J5 ?+ A' B; G) f+ g7 d! Q1 G
  2. {! m" l' H- |% H6 z! d/ P! h
  3.     struct sockaddr_in servaddr;! B" T6 L# U8 ~$ l6 _2 \
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);5 `4 }) B4 z5 M3 D$ L) `! u) Y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));3 l5 \& V" d7 V" p
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    % T6 C: Z) C- X) E# @3 `
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. ^1 m! z5 h: A9 I0 s' n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    0 @3 a5 I4 B; d9 t3 p) X( d) B' z0 [
  9.     int ret;5 H* l, u" \7 e' D
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)! V0 q5 R( \' M7 c" l7 |# a% \
  11.         {& u8 g! \- J/ b5 J3 b
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);" G# F. I9 f- h* n- I) v7 V0 Z4 A9 s
  13.             return -1;
    4 t4 a# B: B8 }
  14.         }& i8 u( K' X) t( k
  15.     int on = 1;' H0 f; ]8 t& S. R
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 o7 E6 V! a7 y3 G" f
  17.     {
    ; w- M  U6 B- |4 Q" w& J
  18.         printf("setsockopt error\n");$ d" |# h# u, O, W* {( ?
  19.     }' U  r* N0 {5 ^4 [( U% S( K+ z  n
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 b( ]2 _, r8 m9 x9 ?" X
  21.     if(ret == -1)
    # L, W9 d& O3 D8 ]$ M: G( y
  22.     {* g( v' b* W. v5 @
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 K7 G1 C) {6 ]
  24.             return -1;
    ( H& ?+ s) w5 K& N2 Z3 w) u. ]2 G7 Y
  25.     }* ?4 \3 _2 K: S' H5 I; U
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)+ {7 _+ l1 B* K
  27.     {' Z6 G2 {+ P; Q3 k, q
  28.             printf("Listen failed!\n");
    : B- J# j* e3 ~$ `+ b* J. t
  29.             return -1;
    - p. T" Z' Y2 H$ i- {
  30.     }
    # _1 ?  t% L5 n, M8 w
  31.     return 0;7 ?; p9 m4 f, h$ f( }% o9 v
  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);3 Y7 \, b9 u* M7 f: h" P) n
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)* F7 V) @0 O4 \7 s' s
  3. {
    6 D4 e& r. w/ G/ j* g
  4. 。。。+ x$ s  ~% C; z* F" X$ x
  5. while(1)/ ?: o% p) S! R
  6. {
    1 Z0 T9 w, y$ z( D1 P3 P9 X
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    4 D( v) b1 X2 t2 x8 Q- m  c4 m* B# E
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : O4 [7 h- H/ [
  9.     。。。. ]5 E* u6 G' H8 Q! E2 D* Q( x- d
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);$ y: {7 T% g) F. w1 N
  11. }# \2 H' B" E4 F* i' V, w
  12. 。。。2 s) q1 }4 W7 @6 u
  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, ?/ b, t4 Z0 a% y1 @2 J
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;" r2 N. u* Y' h1 O7 F% F1 r
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    7 P) V& D9 B3 s8 c! l
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;0 z- y# i# B% ]6 t5 A# o6 O
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    % |9 [1 y6 l; a1 }, N! L' J6 \( R1 |
  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;
    1 g; b: W, \7 ^2 u3 I+ Z
  2. pthread_cond_t pct;
    4 `2 C. _$ w8 }0 e( n, m* P" O
  3. int main(int argc, char* argv[])
    + V5 N1 ]# f7 a% x: t$ R
  4. {
    4 v' \1 _$ P5 g6 \
  5. ...
    ) [8 K/ ?, k" y+ b, L
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    9 x# b' ]+ V. b# R, Z$ f
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    9 @- _4 t7 ?0 \4 s8 J
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);  A' U; {- W- X+ i' Y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    5 a  Q8 q2 t' @# ]4 n
  10. ...2 G2 m+ d" K' f; O" Q, i  |/ }3 b
  11.     while(1)
    . G# O$ ?) z7 T' Y; Z
  12.     {
    ( l% a' T8 }% D7 B: U  y( f
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 F$ V7 ^5 H1 E; \
  14. ...5 q$ I, ?9 V! X5 C% ^+ D
  15.     }0 e% d( Z  q( P/ N, m' C
  16. ...
    . ?2 _- v3 ?& d! P7 D/ n3 v
  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;">+ d* y2 Q0 X2 ~: F/ R
  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" \
    ! ^  ^$ g8 L& M+ j: {# ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    8 k1 y6 X, M! [0 ?1 J( L
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \3 t" b6 w+ _" }/ E2 z6 Q' D, G+ Y/ L
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \6 g0 ?& ]  p4 s5 u
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    6 y* A( `2 G& z# j$ A
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    2 ]; `1 @3 |1 v# O; X* B* w  `5 ~3 Z- L6 n
  7.     printf("preparing header\n");
    6 E/ M) E7 g7 g
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    6 S' t9 j5 q) R# |8 @
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \. P* {* S# T( G5 r
  10.             STD_HEADER \- ?: @) o' j6 F$ V( E
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \0 b0 x# L3 M% k2 h% A
  12.             "\r\n" \
    % `* c+ t7 ?6 @% j( _/ f" t# s
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 J. }, k7 F5 {* t4 A* C5 K  L
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 M& W; j2 e6 v! ]  e
  15.     {. Q. y* y$ o$ S) T$ F3 B
  16.         free(frame);
    : F1 j; ?" l8 X
  17.         return;5 k' q9 f% i( c& D+ N% I! a5 d
  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" \8 a2 ]; i8 h3 B8 g, E4 o( ]
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    . i1 t% _! _: u0 m% q
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ( i5 p! w. b1 X" \. H4 S- e
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);/ }' k& L: t1 L9 o* R
  5.         printf("sending intemdiate header\n");! s+ f' O0 p$ N2 ?3 K5 ~7 m
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 V+ s8 ~: r# b; k
  7.             break;* H1 E1 ]7 t/ U6 v/ g1 E" m
  8.         printf("sending frame\n");( ^7 C, o1 `. R" v+ G! R7 I8 A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)9 R# ~/ m3 e- ?2 J
  10.             break;
    + X3 j3 `8 K( S& @
  11.         printf("sending boundary\n");* |6 v, y) ~: d: g1 W9 H. h' P; J
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      q6 L7 U2 e7 F: L
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 v# j% W% M) @1 e+ N/ ~- 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。


1 O, f& s; K- [; y+ v' n6 F


7 T/ \4 j+ m1 C4 ~二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:. F# _6 V4 H2 x" j6 i
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)  S, r: K+ D9 }% Q; k; a$ A
  2. {, \4 g/ T, P  ^& [, O! m
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);+ T% t1 ^6 H8 q" G0 a6 B6 o: h
  4.     if(*socket_found == (~0)), m+ ~2 B/ t* q4 h
  5.     {5 t/ W/ D& k  i9 z6 a$ i7 K: L
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");* h2 G$ v( J9 @+ f" g% N2 k! E
  7.         return -1;
    $ I5 \. G" J$ H' A
  8.     }
    1 V& M1 P: V( r# l
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) v& w- w% d2 c" z3 |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# s: X- G6 J. O9 n4 E
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; v- p) U# u0 |
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - L# o6 C) V1 }2 P# h' }
  13.     return 0;% p* u: Q; U5 ?8 Y0 Q
  14. }
复制代码

# U3 d! Y! ?2 I% q* ?) w' U2 r$ A7 B" b% k" C
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:
' x) ]8 |0 p7 O0 x& V. x$ _, Y( D* h4 {

2 s9 ], `+ T$ t8 g1 J, A$ a% M
  1. while(fend > 0)
    * u0 v$ D) s8 N- W; j
  2. {( K7 f* B' n$ F4 W" g3 w" z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    2 ^4 x, Q/ x0 q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);+ K8 e9 R# s( @7 ?! I
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ) t& q8 D$ E8 G; D9 o: Z. I. Z  J3 l
  6. {
    ( p& \2 O+ t: ?- `
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    * U' N' G4 J- l' N8 {* U
  8. picture.fin = 0;
    $ x* {1 e3 l1 r. k: @  l
  9. }
    ; j2 g( R0 [0 J0 Q
  10. else
    $ f2 q0 f4 x0 H
  11. {+ x+ F' V) F' v: _8 g
  12. picture.length = fend;
    / g; ~; E/ N) P: I* r/ C# E
  13. picture.fin = 1;6 T# X9 A1 P  l( }, f5 [
  14. }
    % t' }0 `1 c/ ?  p" P) T5 _2 o
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & g# s8 w, s6 f# t. j
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 t+ N1 z& i) `# w3 {
  17. if(sendbytes == -1)
    1 _9 z* N6 _; v, j% p
  18. {
    7 J5 p; r) Y6 i+ x
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");7 r, u7 @) x3 [2 v( Y; z4 k
  20. return -1;
    9 q2 `2 k( E8 i4 F' ^
  21. }
    - j1 o5 v4 e% Q3 u6 _, M# d
  22. else  b4 Q/ t& a5 G' j) g; {4 G
  23. {, e" s8 L* O/ a% ~0 I
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;; p; P1 j2 p9 A& s3 S" z  K
  25. }0 m% P0 r! _5 D5 x7 y
  26. }
复制代码
* T8 C4 ]4 K, Z/ q; ^+ _  r8 `
0 V% U; `9 r# s2 J0 V1 w8 V

) B' p1 r/ F( t0 i6 i
+ M" ^$ M- T7 Q! Z% j
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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