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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
" h3 ?  @6 _9 z! j+ K: c5 F6 t: p' g! z+ g+ H" ^1 ]2 ?# K9 x; c


4 ]' `) {0 ^5 J  y5 [( s3 L: k3 M

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: o; V9 |( Y6 C1 x1 z7 b

8 ?0 c0 H6 M# u. v

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。


( K' C8 Z- ?# K3 ^' C

6 ~7 T- g. m5 F# }

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 K4 i. E5 d- A# O5 i7 j

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。


- R' c$ K9 _) f9 k一、HTTP网页服务器
: t7 O" v" ^; ?' Z" R6 T2 J' D

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)! g$ t  q/ o/ n4 |, \5 \- q  J
  2. {- l. X  w2 M8 e2 Y  H, ]
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    6 D- H" I3 h8 ^" U/ ]- \1 [6 g
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);: G: r3 F& u& y+ r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));9 P$ A3 [0 D7 c# |9 _/ a" I7 x! a
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    , X  t3 n; |! b
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, ^2 Y) d/ c# J# E
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);, E5 q, ]# s3 u& R4 }
  9.     int ret;, H+ h, M% q# d
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & X% @! Y: R3 \3 y& n- C4 Y4 ?# o' c- s
  11.         {# r+ v! n1 a! `1 T& Z: u7 G" o" u
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);9 D: H  \+ h8 e
  13.             return -1;, C& r- b" F% ^2 O* T
  14.         }
    0 n1 k- o' y% v
  15.     int on = 1;
    $ W/ i# k! R  F
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( U3 E# L! }2 p+ d0 z
  17.     {
    0 D6 h& |2 ]3 L  o
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ( r* j0 \  Z* N- d: [6 y  s
  19.     }
    : X6 `& M$ n$ a, E. ]$ f; x
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) h& _, p# x6 u: |0 c
  21.     if(ret == -1)" {* q" x* }2 P
  22.     {
    ; S7 @& \, j, n! t; k+ i
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");& W( r/ `& ?4 m9 |
  24.             return -1;
    / N! L/ T! W& X. i. a" [
  25.     }, ?# ~( t7 K9 ]7 k9 Y0 ~
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)5 V8 @$ W) P4 B# k$ n
  27.     {
    # U1 C$ X# R3 U' e% K
  28.             printf("Listen failed!\n");, c2 a3 W1 M! L8 M. Z  N/ ~* o
  29.             return -1;5 `: K; ?1 w; B2 z4 L* @& Z
  30.     }- k- L- K8 b2 `& o' _$ W
  31.     return 0;
    7 }1 |2 t! E' s, P/ R! c9 x
  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);
    / |% ?" R  o6 b" _/ `1 _; L$ }
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! w5 C; e2 r# y) g; N
  3. {
    - t, C9 E1 f. {9 A3 G8 ~; Z& l4 G
  4. 。。。
    + a( O- G8 F4 K
  5. while(1)0 h+ F# X$ r4 ]" C
  6. {
    9 x/ T7 z$ H. a  K
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);, H4 y5 j3 ~) k0 X3 M1 U
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    * v* ~$ Y) |4 C  v6 n' c
  9.     。。。3 _  ]& m+ i  D6 P4 o# ?) K
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);- ~, t8 y8 }* B, j; w0 @
  11. }
    7 C. P0 E7 R- c  n$ W6 w5 G
  12. 。。。) [/ H1 p& f( b+ o1 c. N% 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);+ V% X* L0 ]5 m) ]8 T8 V
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ' a* X# }$ R! s, p; Z0 }4 U
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    9 x! |& }' S  a) v. s$ x
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    & o8 w  u6 }6 G% @4 \0 V- s% _. Q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ) a% x# y( K0 q9 b
  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;
    , S* z. L$ z7 U* [2 b( q0 y  N
  2. pthread_cond_t pct;
    7 \1 u7 |9 n4 L$ y. H. J
  3. int main(int argc, char* argv[])' X: k& Y+ m" ~5 ^% X$ k" F
  4. {
    ' C9 B1 e2 g5 Z( y
  5. ...
    - ]9 b0 R, c" ~- E- M5 Y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ) R, L( d, r1 Y8 Z: p
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% B) y0 Y2 ?/ ]* o( ^, k+ S" r) O
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ! Y- g2 g( o# c' B* d9 w
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ; Z4 D% w+ _, |  c: F8 f
  10. ...
    7 ^  f/ t( L( e2 b- E
  11.     while(1)
    5 C$ |* G2 z4 k  E5 Z9 c( Q
  12.     {1 A/ i6 E  a$ v' l) Z$ \! `" ?
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);) c/ m: E  |  ~( t  g( b9 ~: H
  14. ...
    + |" u8 B! h: Z8 y
  15.     }
    : h4 W8 z- E  G! A' e5 i
  16. ...- H) y% G, a# t; y* G9 g3 R, H
  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;">, v1 n9 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" \2 a: b7 i9 e9 n5 V  n9 `/ U
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* b8 i( |+ d- p# \% C
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \3 d' v$ o! [! _! P1 r; G7 T( Y
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
      h" U- H$ P5 r" A. S, u  j- y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ; e7 J0 n" |- J3 k  a8 G
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross". @. Y" r; O7 L- M* {& z
  7.     printf("preparing header\n");: S2 E5 y$ q$ d# |* E
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \2 {% K# N+ Z8 E+ l* P' w
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ! i+ j$ |% {! y3 L+ q
  10.             STD_HEADER \5 w  y9 m% v, P" _. Z7 r
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \) s) O) J; Z: O. h
  12.             "\r\n" \1 k4 o0 \  Q3 K0 D9 R( N' F; f
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");& |) {' |1 s7 y4 {) p  o) k
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 o. @! b- ?0 |# n6 M+ E
  15.     {
    ) w7 A, p- p7 i
  16.         free(frame);% [, Z9 R8 Y: V. ^
  17.         return;+ c& B0 c0 O8 [+ \: W
  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" \
    ' b. i4 R4 F5 q" ]
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \% u, f2 Y! F) ^( R
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    - i+ A* F. `: Y8 g9 F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);! A7 ~8 [6 b3 p% J. M
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 e8 U3 h# O3 m2 w
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * O3 Y, w  b, j4 P" f
  7.             break;
    ; j! g% U2 Z* H- }& p3 x, T
  8.         printf("sending frame\n");: p& {9 q6 s1 r8 |. o7 |
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    6 S; d$ v/ f: j% c
  10.             break;
    0 u' [: L5 l6 D" f1 w
  11.         printf("sending boundary\n");
    7 {; _6 P/ U3 H# R" e! _# j) T5 O
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( M5 r( [' J- w$ ]9 l
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 S  x, P, A$ P# ]
  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。

/ S* R& s) C  K8 D. {- ^


7 T* N' ?$ U( A9 ]二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:: |  u2 a3 V" a* d
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)2 R5 w, _* s; V8 _2 u& `7 [
  2. {3 `) E. C) _* y( ?
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  ^: j0 r' c& ~" t) k
  4.     if(*socket_found == (~0))  \$ d3 d- `4 n
  5.     {5 c9 A6 H2 _: R, b1 O
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ; @0 t% g4 q" i( i. ~# c5 Y
  7.         return -1;/ ^0 U$ H; V6 H8 [
  8.     }: v3 j, p, J8 Y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    $ D- `" _+ l1 a8 ~. _1 o
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ Q  k5 Y" n, s9 n# n
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' g/ u( y& ?, F7 g7 o
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / L1 y5 e$ L" R/ N8 l
  13.     return 0;( E" f& t' j! Z/ S0 i- p9 c2 J' M: {
  14. }
复制代码
5 \/ E4 T; ^! a. w% d$ P

8 X8 c) ?3 i% i/ _2 q! U1 a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:
# L% k/ F% g1 U& I5 C* Z/ A1 p/ f: ?9 ]+ j$ ]- L# U1 j( A" e% @

2 R( k, G1 f: I/ L7 j& a- J/ d
  1. while(fend > 0)
    $ Y' c. W5 _$ v0 J
  2. {4 N! `3 m4 ~& O% e$ G/ o
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    * m( [8 Q+ L3 y& H+ ]% e) D
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    6 H" C$ ~/ x6 u) B* |& N7 C
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
      p- A6 K6 \, k0 F6 Y1 \6 e% A
  6. {/ m- A3 t4 Z' x2 }& v
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;* N, I+ A) M: D4 j0 H
  8. picture.fin = 0;4 [4 }" `* s; k; T: R
  9. }
    % H7 n6 ]) `2 K" i$ u1 l. F  h
  10. else/ {  D& _' y% ~+ ]& _
  11. {; q0 M' x2 l, @) W0 d3 Q/ z
  12. picture.length = fend;4 f8 M+ \7 e8 I3 y  P2 C
  13. picture.fin = 1;
    ) d/ R* e% Z. E+ h) _, [- N0 ~
  14. }
    : F' B2 I  y3 i7 E" y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);. m+ n2 V7 m) M5 s6 T& Y
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);7 X( x& s7 ?# W
  17. if(sendbytes == -1)
    8 e4 e. o4 v  c1 F
  18. {# M' H% k, b# }1 O4 c
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");" D6 ?, |# a( ^# n/ K
  20. return -1;
    ; B8 C' _- C$ F$ u' N
  21. }
    ( L! o& m+ P( |# O8 k% F* r
  22. else
    " U+ h3 P& a% n4 s5 R/ R$ O
  23. {
    % r8 ~# y7 b: R: O: `6 [& f$ r- ^4 w, N+ m
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;& r( x) W' s4 r" y; G3 @3 w
  25. }) V& V9 q4 y- K- k; v
  26. }
复制代码
/ y* R$ e9 p1 c' ~

+ |  W. q9 J. h0 _4 E

+ o& x; H) {9 P4 u1 A  ?( f2 S2 X

% \! l8 m) F9 M) fiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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