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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 1 j* r) H/ h7 _

% f" r5 q3 {/ f+ K! t; j' f+ n


3 g( i( e" u# \8 d

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
' J- x; S) Y3 g
1 d. Q) d8 g: r1 A

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。


+ B8 ?# K. ^! X2 Z' W+ j  K


: {6 T! g& O. C9 e2 U% Z7 }  J. b

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。


    ! `+ x/ ^% O+ K6 @0 S

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。

, B( V& c; Y, E  C5 _4 s
一、HTTP网页服务器
* J9 F! W- {3 d' j( Z

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)$ r( W5 ?0 t1 m4 W( B& ?1 F) q
  2. {
    7 {. f$ f/ B) T# w' l  @: r: b4 ^
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    . D  D' Y- G6 `& \! h! \) r
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    " I4 l7 u" f: [( B
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    2 C( K, x; O: Q$ i
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;8 x2 h3 D1 N! \
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 f# @6 Y9 k3 }0 J; s9 k+ j0 ~
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);) i1 C+ I; b4 T+ M
  9.     int ret;) r( K4 _- u8 L9 O' @6 t5 y7 O
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ g  _6 G, `" Y/ f1 O
  11.         {: k9 ^+ ]) ]+ V( m
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! S5 N; m/ K* Q3 k' E* ^; b: r
  13.             return -1;
    . H$ L% ?, D' K2 x+ t2 {  i
  14.         }
    9 J  _" }# U- m! c( `) P
  15.     int on = 1;% S0 I' B, Q. Q& D
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)( F% \; w, J0 v! W" j
  17.     {
    5 K$ w* G) M. V% K+ u; g5 l5 D% a/ S
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ( [! k- L% k9 O/ l1 E  a, F7 w
  19.     }1 w( N( l7 }' H- }5 o) H5 ^
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 F* X- F( K  y- J4 Q$ @
  21.     if(ret == -1)
    " q4 a# Z, {% m" k% {! A1 P
  22.     {
    % Z4 q9 I0 M+ b/ q0 W
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");' L# G! c" }8 D* \* Q
  24.             return -1;% O5 I$ q; ]" \0 X" H" W5 V
  25.     }
    , I5 u7 @% `" ^) l% f
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # P) j7 e/ ?4 l$ a' \
  27.     {
    5 f! `' k# z7 A  P$ Y; z# X  V
  28.             printf("Listen failed!\n");, n$ f6 y! P" K: v. L
  29.             return -1;
    4 |" E7 C4 e  `' \
  30.     }5 @7 p( M5 F8 {* c3 {# X
  31.     return 0;+ o4 D7 F' A$ \
  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);* t& A& g2 b$ ^% A$ g, l* S  C
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! h8 _7 }" T. s
  3. {. ~/ M! l4 s) [2 G
  4. 。。。
    ( K! m, d; x3 b; I/ x! k/ g" Z
  5. while(1)( K  g9 K. j7 s3 |) v; w, v3 ^
  6. {* W3 J& @( {7 \$ `- l0 g, g+ i
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);& H# j* B  ^+ K0 ]
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");, G8 f6 h, K: k
  9.     。。。
    : b3 b7 d7 V+ i
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);; H: Z( t9 t6 O7 C
  11. }$ Y; a* j* l0 Z1 J" w5 d
  12. 。。。
    7 ~2 y6 U/ R) Y+ A7 C* s# v1 t
  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);4 f# F4 Y( f8 c1 o
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    : Y4 r9 t0 p# A4 f  }0 R% l8 Z) I
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    0 Y8 ~# x9 c! z! Q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    % J( v3 Y. [+ {/ ?" O% r6 N, y# g
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    # d* Z+ \' k  i; I! V  W5 A
  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;# I0 C! d6 n2 F7 x0 A2 T2 e: N
  2. pthread_cond_t pct;- S6 U/ e/ _8 s/ m" X
  3. int main(int argc, char* argv[])
    2 b5 y3 {# w) T0 A' M( ]+ t9 @
  4. {
    7 J2 J0 Z1 U& T8 h2 Q
  5. ...
    # |2 ], v0 V7 X8 s5 |
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ( \+ z0 n  i& E) Q9 B2 V6 {/ z
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    % i8 D0 m" O, ?% e
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    3 h  X; ?% l+ x  Y3 v0 ~6 j! N
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    1 m. Y: s( e5 B7 m5 k, \
  10. ...) V5 \' T. T- k2 x. S) ~- @
  11.     while(1)# `7 @% Z" h4 [0 I6 R! a7 p
  12.     {+ D! P0 W. p, z# C8 u" x0 b
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 h% p* H( y' ^+ z& s! c
  14. ...6 K/ t4 {6 \- _/ E6 c
  15.     }& N" h0 B8 O6 @6 u) K
  16. ...
    1 J' [0 a$ l5 f# ~3 G2 `
  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;">: K; P0 V! h9 Q7 g' @
  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" \
    ) b* n& ?  ?1 p- t
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \8 }1 L. N$ b; z( r' T+ F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \' Z* S' p3 K4 B/ w1 l1 s
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \& y& f7 k) P# r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ; O* n& Z' A1 b/ n! {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ S/ X, L" g( Q  M+ u4 U
  7.     printf("preparing header\n");
    * ~4 K2 F, M/ F$ P! m% D) C
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \7 k% s/ ?! u; t6 M. t; ]# q
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \6 Q, R1 Z+ I  O) }
  10.             STD_HEADER \% G# ~. ]- L. I2 ~! m, [
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 ?1 a8 P7 f1 e1 k; G
  12.             "\r\n" \
    0 ?7 ?$ g/ s  `" U( C0 _, \
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");$ Z0 F3 Y- K- V0 S; G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 E) F% F1 s$ O8 x
  15.     {
    ) Z% F+ p1 N4 _, C
  16.         free(frame);/ K/ I, e6 S: }, j' a+ k; x# A9 v2 B
  17.         return;
    $ `( Z. n% M+ _, E
  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" \
    1 E2 }3 T9 e* G5 [4 L, H
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \5 C0 z! R0 M) D/ y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    " @5 s* E) S( ~# B: q4 o- W
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);4 a3 I; y+ R9 w. b  v% Y+ V: |
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    - R( r+ K7 C  Y2 G0 n
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! F. a4 A& v- F7 y4 w! O4 a
  7.             break;' E; L( @' @& c" z/ P! }$ T+ Q* j
  8.         printf("sending frame\n");
    9 y* w/ G8 ^6 g  x3 y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)/ v3 x1 A# Z8 f
  10.             break;7 x0 \. e! U& u! A- t6 q" K( j' q
  11.         printf("sending boundary\n");$ l4 r$ m2 `# }- ]7 ]7 T
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' l5 n- n, ^) f8 c+ R
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0), ~$ p( G& z5 q' m' U' I
  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。

& V( p0 y  A0 u( y

) b) ~; C. x. ?+ {, o/ [* J
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
5 D8 ?6 w! O$ W- z/ n+ c
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    & ~/ c3 o7 D. O
  2. {- I$ e$ l: @6 w" f; f0 E/ E
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; s+ _5 R) J8 _6 J
  4.     if(*socket_found == (~0))! K( i5 w8 Q( W
  5.     {
    " h( a- W& @# G3 T+ Z5 G, G
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");. S0 m+ x2 i) i7 y, W3 f
  7.         return -1;3 k) W0 G5 A. z/ j' T
  8.     }
    7 z/ T6 t) @9 ^! h# p/ Z
  9.     addr->sin_family = AF_INET;* y7 t* |4 P+ |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 D# S+ j' L, z0 q& Z, T
  11.     addr->sin_port = htons(port);/ j4 Q/ |9 B$ T4 b5 H3 N# p$ W
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);' S* G! H2 ^7 ?3 S2 N( |) H. Q: Q
  13.     return 0;
    8 N( _8 v7 m: C. M: C* h8 U
  14. }
复制代码

% i4 ~( k; p( S: S0 j
2 _! K+ ^. y. s4 d$ m2 F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:
5 n+ u. A2 V7 Y( P; }- i
9 c% C1 @# U1 }) a: F. N- X6 j* C! i+ Q% V/ q! s6 A; f; j
  1. while(fend > 0)3 R4 g/ h9 N" u1 @& |
  2. {4 [/ j8 I; S5 M% z" x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));" Y+ R8 y( l$ a  ~$ ?, M
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);4 q3 J  {) c5 e- G: E
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 J* G. t: H+ o& Z7 s
  6. {# B! B9 k8 Y3 f) R+ U
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;( w( c* X2 N- |$ G5 r0 C, @
  8. picture.fin = 0;
    3 G7 }: n9 l+ [& U4 b( P' R
  9. }& N; n7 [% V% c2 `; u
  10. else6 n/ h4 K& ^( W7 `6 @
  11. {
    7 l9 g8 B8 g( g/ _. c
  12. picture.length = fend;( ]# Y  d/ ^! P! Y
  13. picture.fin = 1;
      C! u# c6 p! M0 O) I. f- c
  14. }+ J- b2 F$ T2 `+ J3 D, U) P2 m
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 J0 |( P& C2 C# Y/ e
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);9 Z( f$ p; p( o* z% _( W# N
  17. if(sendbytes == -1)
      t; d) c) o7 `6 ^2 u3 h6 v
  18. {2 [2 S9 p- `( r2 Y5 |7 |  Y
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " B& s5 c2 X4 G  t; U
  20. return -1;* e. v" K9 c/ G
  21. }
    ( d; _, _) l9 J; |. I* j1 J* E
  22. else- r+ r' `5 ?; @; c
  23. {  k5 V  _; n- C' J1 {( e
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , ^9 ?1 J  G( S9 e8 K8 p* `% e
  25. }9 |+ N; E+ x% G1 M6 A  {# V  Z
  26. }
复制代码
/ P: {* r9 o  O7 y! y0 J$ r. ]- |

- t* L* F( K, P6 s$ C


9 f: b3 V& w  i. V! c1 ]- {+ d$ e7 P! d4 U  j
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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