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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 " a, a1 U5 c% P  N0 y" c& u$ @* e

8 P* o- g7 \8 ]# [5 C+ P


! @. e9 Q& t( @7 a3 K, g" e

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
: Y0 D$ x1 Q* P* k) b4 [4 \! G) q8 s, R( g7 p

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。


& p$ M4 H2 m2 w

- p  W( r. z! S& c5 }

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 u2 k3 ~& v& u6 W1 p; O0 [

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。

2 h& }# T/ E4 e0 n$ v
一、HTTP网页服务器
! Z: f5 \8 H7 ^+ c: s

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)' y! f% r  t4 R) M! F7 j6 m
  2. {
    ( J, y' L# Z: ]: S* j4 q0 T+ `
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    8 \( K; }& R$ H! y# M: B% A% C
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ( `, p7 H# q% f& R  M' o
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    " z  D) D& z, K, Z1 K. [' K
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    & |- B7 i( Z+ Z/ G
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; d# Q9 ?6 Z- @" }: }
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);: y, i1 j& J: B  c# I
  9.     int ret;
    ( E# B) F7 m+ u9 o6 ?* z2 R! s9 E
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)4 F3 Z1 H( Q& e" S, K8 d
  11.         {* G/ `$ @7 {- ]  `4 w  c; s
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / P; p; A9 f0 P0 U5 v% j% Q
  13.             return -1;$ k' P1 _- Y! @! X9 B: j& I
  14.         }- m- K7 W8 _  h
  15.     int on = 1;
    7 r2 l0 N8 v  H
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - A8 w2 w0 A1 U: q. {( M' [
  17.     {/ g) e/ R& o% j7 n. ]; o' s$ C' U7 I
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ! w8 @! ]4 F+ j/ S6 h
  19.     }
    ! O% `/ V9 e: A- i  g$ ?; _0 t
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);; y5 ^+ o! D% t. b% y! k
  21.     if(ret == -1), @% U8 o0 c4 y' a+ x2 M
  22.     {
    : n% f! D4 P$ N8 r) u; E; B3 d6 `% O  U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : A5 u2 M8 a/ y1 L& J
  24.             return -1;6 I' l, a" a6 F% F% K9 g7 z9 K
  25.     }6 @) W. c3 S# T/ h: w
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      Y/ O$ X0 x1 e$ e3 J9 E) }; U
  27.     {
    ) N$ T, C# _) m, g" k
  28.             printf("Listen failed!\n");. D, P+ t' o1 R5 j1 H
  29.             return -1;) \/ x( w- ?" x8 P. M* A
  30.     }2 g. Q; X, A/ w. i: _
  31.     return 0;' z( s1 \4 A* l& u$ o  h, W
  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);; f6 A( [7 F9 d- ^
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    9 F/ D: E: |% D. d1 T: i: Y0 f
  3. {% r+ k& f7 Q: s. N# A. I
  4. 。。。. n- Y6 N  O9 Y! }: ^. Z
  5. while(1): E  t7 j  F/ H2 @* i
  6. {
    . _8 Y4 R9 Z3 u* U9 j5 B8 s2 M
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    % H! e* ^+ F) R7 ?; G1 W
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");! p1 |' ]0 N0 ?1 R
  9.     。。。
    5 d  o, ^6 I9 O* L
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);6 C4 r* V) V+ f6 x
  11. }
    9 ]5 G7 C! A% e
  12. 。。。
    ! M6 s. d; x+ ?! K7 H" }% k
  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);
    ; c$ h9 q4 G* R$ r' {
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;- T- X6 w- H( c: L
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;, C- `* q  |; \; {# l" s
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;' V! k: K  \7 z$ I" W
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);6 r% l- j+ |5 o; z. K, i8 R
  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# x# X# c6 E
  2. pthread_cond_t pct;, M5 V; w' B( _2 Y
  3. int main(int argc, char* argv[])7 U: Y+ o# ^  Z6 E
  4. {
    : ^+ J$ M6 o5 L6 z' j  h
  5. ...7 Z' f; r  Z; i6 z+ _* k
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);+ `3 i# R0 N1 g) f1 B% R8 j4 L- a- h
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);; j2 h, Z7 ^* n, @( l; b
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ' i7 Y) m4 O; j+ L9 U" u
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);! c4 C; T, d8 m+ T
  10. ...
      _2 b9 ?7 `$ l$ D
  11.     while(1)
    4 s9 ~! p5 x$ p% e
  12.     {9 G6 S5 U1 X* Z% u2 w$ Z- d
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);8 ^  l+ p: B1 U
  14. ...% m8 C$ J% |4 B& w, c/ n
  15.     }4 ^( Z  ]0 l. _) k" x  }; T2 I
  16. ...9 G$ G5 ~1 O0 q2 M: ~8 i
  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;">
    ; P) ^8 K6 R' }* G4 s! 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" \
    2 O% x- {- D7 {* B+ K/ |2 S
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \4 O; w+ {5 L: `8 _
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ! Y+ g1 ]. e! w+ r' G1 ^
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \" }# r7 j8 m$ H
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"$ J8 W: y, V$ X/ y+ A6 \6 m* d0 _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ; M7 ?, ^' S1 T
  7.     printf("preparing header\n");3 n) }" M* |( l1 Y" q0 m6 N; I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    0 T+ ?! ?9 W7 O& L+ F2 ?+ O
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ) L9 y  k1 S# i. N* u2 [
  10.             STD_HEADER \3 _/ I2 T: k: M& a, w9 h- a) E
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \5 v1 u8 w5 D* G8 O: [$ C9 w
  12.             "\r\n" \1 C5 n% x& F( n% g6 Q( D
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , t! {0 x9 r1 V9 G8 \
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - |" n% t" w7 v, X' l9 @% N# G
  15.     {
    0 A6 j0 N' I/ Z, @' a3 f5 L5 E
  16.         free(frame);
    : w  b9 p: ~  w( f
  17.         return;+ T# m) d& p( P* @. W( g
  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" \" ~$ _0 P# y. m! \, Y# G$ N
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \) h0 P$ i: j: y/ Z7 L7 p
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    3 m- z7 Q) T# c& R. @
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    7 j. a. C* t* Z/ [- E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ; O; ]2 }6 g) s5 L
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 U7 E# h; J# ]
  7.             break;
    ' g4 o# ^! H' \5 f9 k
  8.         printf("sending frame\n");/ v9 K+ |5 y5 r
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    7 r7 i  ^7 I8 g) Z5 O; i
  10.             break;
    $ n/ a3 j  C( w) D9 F
  11.         printf("sending boundary\n");
    2 ]9 i) @1 R' h1 r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * t0 B3 c, n; t6 ^% B9 h4 E
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / _/ u& L# ?# W/ {" d+ U- |
  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。

! ]% k5 G( n9 T$ S


9 T9 k8 O2 s* {& ?' t二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
8 n  E+ Z, C  h
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    " h, {8 v: _  d; V* i5 @9 }$ E; l
  2. {
    5 p# x: a* {) U. H: B- f% E7 Y' a
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);: f0 y- n$ Q- m; X0 ?' W' v
  4.     if(*socket_found == (~0))' W+ E/ N. c9 X* l# l9 }
  5.     {1 ~) C1 @/ o% P$ \4 @3 ~
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    # Z) {5 y% X/ P: i
  7.         return -1;
      l5 U" l  ]9 }2 t$ B
  8.     }
    4 }  g$ R* @3 h' i9 B7 w/ M: k
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + g1 N; j. r- z( s) A  }) Z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 O3 E5 @/ ]& S5 D
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    & y$ K* D/ M8 h4 _  @
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);! T% I0 c  l# A3 p2 r" ~9 U
  13.     return 0;5 ]- k$ N6 g1 R) y* N
  14. }
复制代码
1 @# D8 l: R* W' B
' A/ h* n2 P, J) L$ b6 [- J/ Z
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:  ?1 j6 a9 I8 N' M/ h0 |
5 U( G$ _  p: U1 h' P1 I
3 c6 W' |+ Y2 P6 A6 f2 L& m& A
  1. while(fend > 0)
    , X0 o' |; d  x2 @. ~7 b4 g9 Q1 b
  2. {
    : C; Z" K2 x2 A( s3 G) S
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ( V3 B& G4 Z! P3 D1 @# c3 ?* B* `
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);) r$ A- L  ~6 J$ U  a
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
      I7 p& R- S+ g& ]* s5 ?
  6. {
    4 D- A( W0 T1 Y, l9 w% N! q9 ^
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;1 Y" y6 n$ f, g: x0 i- g% S, `
  8. picture.fin = 0;3 S' [) E3 F3 P7 \  R7 {
  9. }, Q) B6 r  b0 O( n" D' x7 P% {
  10. else
    . d2 G- n; |8 f7 Z) a/ p
  11. {; W3 h( k: M; _
  12. picture.length = fend;$ e2 m  G5 d5 P5 d( ?' F/ f
  13. picture.fin = 1;. Q8 |' {, [4 Z: X% u& M: K: H' K
  14. }! U, N  D' A4 C7 Z- F* }
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 b0 u1 h' W' B  N
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - H  {9 z9 S1 {% a! c
  17. if(sendbytes == -1)
    . g, ^) A& g  _9 m: R, Y1 D
  18. {
    4 Q3 v9 N8 h+ Q" O+ _8 m* u+ x% X
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 y# e4 x( ^% e/ r  P9 @
  20. return -1;
    7 [# F+ r# M3 {7 ]
  21. }* z; ~, y& i( B. ^
  22. else
    2 d$ |5 C* j* W0 A8 M
  23. {1 M  @# f$ h3 p! F3 t+ y
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;! v0 _2 f( W+ F: d
  25. }
    7 h4 Y! l; }/ m
  26. }
复制代码

' }2 ]" `1 C1 B
% g9 o, F, F# @& K3 ^( @


  g1 ^7 ~  p" o( m/ ?7 U7 P3 W; J& I4 c! n! M- Q8 X
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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