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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
% v% _/ @9 C7 V+ p+ p# b- A; `
$ t# }( Z# D7 ?6 l

  i/ ~- P3 H3 f

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
  N8 {, W/ j1 f* I5 U/ A8 y  ]
7 }3 J% k/ p: B7 I2 k0 U: |- c; r

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。

7 s* [+ ^+ Z  [8 h0 |


* ^8 l6 U8 C+ ~

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。

    ! ]- B! u8 v* J. @# v

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。

% s0 A$ M1 D) H) `, K& U
一、HTTP网页服务器3 H: z1 ]8 ?1 P8 \4 k  w  h

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)/ P! F+ x. }. s  P# \: P
  2. {
    ( E$ P1 e$ {% a% x' I: C
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 l) ]0 ]* s4 x+ L
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    # k3 N: J. R5 u' b  B' {
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , L6 W% h& w* p
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;1 N$ w" E3 N# T3 j$ X
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + |0 S' R0 V- a4 d& h+ Y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    3 c- n6 Y- V% Q. {7 S  \7 k" |+ u
  9.     int ret;* h& b' v, {7 l/ P; F' k
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1), {% L0 b" v) }2 F9 L
  11.         {
    ) X6 ?8 `, X/ m! H& I  L' T
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) T& B# b2 X1 o, A/ Z* W3 }2 B' B
  13.             return -1;
    : P% L2 e* s2 F, c4 G
  14.         }. t( G: h5 {6 Y8 k! }
  15.     int on = 1;
    / W# q, K9 y4 G2 z% O' C% @
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)" M! ]0 Z) o) f0 f/ H; k
  17.     {4 F- F+ f/ k6 K$ v) K) O
  18.         printf("setsockopt error\n");
    2 t9 s+ L  r" b& ]3 `7 K
  19.     }. |: g0 Y( j. b% s- ^2 W, [6 _
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 {( d+ B$ c3 u( w: o
  21.     if(ret == -1)7 Y4 y  ^# h; b( @: X
  22.     {! J8 v2 x/ m1 a1 Y9 ]
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");: x3 n( [& j9 O0 z: s  [# m
  24.             return -1;
    ( ]& h& p4 }' L+ X% C; J! \
  25.     }& z  h5 }( c, a" l2 P5 {% Y. G
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 S0 f/ Z1 o3 @' ?7 C; R0 y, S
  27.     {
    / a; ~3 r5 r8 x! G5 ?* n
  28.             printf("Listen failed!\n");$ t9 h- B* n/ s' |& D
  29.             return -1;; a8 f' v/ j) C
  30.     }0 e1 Q* W4 f# {
  31.     return 0;
    ; D4 l6 b- _3 Q0 j+ F# ]8 P! {
  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);; ?; \% F: `4 Q
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 `% [1 q  l+ T" E; ^- w
  3. {* b# \5 J& t: N( a+ O
  4. 。。。$ f: D3 O& z8 V5 v- p' w2 D
  5. while(1)
    , p: m1 k: q, l) W3 V3 \+ j5 U
  6. {
    ; B5 G8 X* J- d! |
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);) _. H9 B& w3 q, A  `, J/ V3 K
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");( \" Z8 d4 |9 }+ \) L$ i& M0 G; ]
  9.     。。。$ W3 q- x$ A5 B6 R* a* E
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' B$ o, ?3 I& L3 u( D+ e
  11. }' B+ g1 G; [' l. K, ]4 L
  12. 。。。6 N4 F) M- D0 c% i: D6 s
  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);
    ( h" F6 p2 |2 g3 S) q8 Z& q% S' y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;9 |! w, i4 K5 u" l" R
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' d' f& Q$ s; p6 C) X, }
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    6 U- G* m$ `/ `
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    1 [, D; d$ m( u
  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;
    - G. j7 {( Z- F8 v; _
  2. pthread_cond_t pct;. W* B  N$ V5 k# |8 Y
  3. int main(int argc, char* argv[])" t. {: _/ [: Y& K5 q7 r" K
  4. {1 M" C6 v2 n. x7 M9 D$ h
  5. ...
    6 I* \& w3 \/ S; P! X) |
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    " I; y& O' [! }, m; {
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);( _# |$ d; |7 [3 c5 n- a! J/ f/ e3 X
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);* M  V( w7 J7 y$ Z0 G3 X/ w
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);/ H4 r- S2 ?2 E: Y% Z% ]
  10. ...
    ' X7 l2 D; \. w( {+ N* c" K- G2 E: s. O
  11.     while(1)6 ?2 \! y3 G; }; B
  12.     {+ b# `: t. l1 S2 z, O+ c  H/ z
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);/ |; r6 i8 }: u0 r- K& ]& K
  14. ...9 E1 l' z% ~, m5 n" f% [7 k
  15.     }
    $ |3 w, Q9 f5 M( i1 b2 g
  16. ...! W9 p. I! f4 U/ r
  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;">
    7 h1 N; E; C& E
  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; e, Y; U7 C% V2 r
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ) n2 z* n( m7 _* J- h" g3 R
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    6 T/ v- S) b! o$ h
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ) N  N9 x2 {) e: d8 R
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"4 J) l( C' L) X, W2 ^- x  s
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"! U$ H7 f1 ~/ }" F& |6 J
  7.     printf("preparing header\n");# X# a0 _5 q) z8 I' T# U- v
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \$ O2 p1 I' [4 Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    $ m8 D. R6 b  O( V8 Q. H
  10.             STD_HEADER \- x5 g( l, K$ p! ^2 z+ ?7 f
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / x, }" e' S5 p& J/ ~. {! g
  12.             "\r\n" \
    . E( _4 \6 ?! ]+ u4 H1 W7 q
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 O- x- m- {7 N# h" h7 D) h
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - F) @5 H$ i" f( Z1 s) m
  15.     {
    $ c3 F& J* q: t; @+ K
  16.         free(frame);# n- O+ i9 p2 f( O- j
  17.         return;6 q" e* B! j# S5 f2 x# ~. ]$ \' s
  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" \
    4 p+ c- _& Y, d* f
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ c' F5 e2 L; I& s6 q
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    : B1 D7 d& _4 `0 T
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ( T* f$ U  Z1 K/ S" x
  5.         printf("sending intemdiate header\n");  l7 c6 e+ e+ S2 Z! D5 J( F
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0), L# D6 }, P% }% n% x. W
  7.             break;
    + k% s3 y* x) s
  8.         printf("sending frame\n");
    - x5 t! v! _) K2 w9 D5 Q
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0): U* X$ I8 I9 P3 f
  10.             break;6 g4 I: Z6 Z7 T* V- G; B
  11.         printf("sending boundary\n");
    7 n4 J* j1 `1 T
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");. j1 y5 d& V$ [. I% F* L& u
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( f2 U5 g3 p" H/ C6 E4 y
  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。

! N1 S% N% {' W7 S# n


. f% m9 Q, u2 Y1 k8 ]( m( G% p二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
5 t3 R1 P, @* n- ]* X. k
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)9 V& H1 H* i+ ^& s6 t: d
  2. {+ w$ c( G  W! n. W2 q' X
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( l) ?6 e4 g; ~8 p2 ^0 `3 Z3 |
  4.     if(*socket_found == (~0))
    " y3 |( D  o, U+ {
  5.     {! m2 Q3 e6 a6 V8 {- w
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    # c4 `" l! s* R
  7.         return -1;7 ?4 h) {0 U( r/ r7 n) w6 ~
  8.     }# g& s1 e( a, B+ h/ n% @
  9.     addr->sin_family = AF_INET;. U  J( x% \( Y( ], {5 [/ g
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . V8 ]7 B; O( ]8 }
  11.     addr->sin_port = htons(port);6 V! ^' s6 w0 U0 ?' v. k
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 _) ^( T$ R5 B- H; {  w4 b8 c. [8 E
  13.     return 0;6 ?& q: J0 z1 E4 y
  14. }
复制代码
7 `# ^5 `& C8 X2 P5 [$ @

( ]$ T8 D2 Y; V" A6 k) G3 e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:
; v2 S8 I9 J0 t2 t9 V3 g& H
1 V* N" ^  {9 c  [
1 {9 F9 w, Y7 K
  1. while(fend > 0)
    ( Y+ M, s% F3 C. L) Q3 ?, b
  2. {
    + Q: C: p( g$ h5 o) g, g
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));5 r% F8 P2 C, N3 z$ P! E
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);4 l  H- |: I/ H2 O% a( l. {
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    1 A+ W9 p" x5 z# L6 T6 ^$ L
  6. {
    . X) v7 X' e& N- v
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ' l- a. W6 T& d& H- n: e9 m2 g
  8. picture.fin = 0;
    $ g5 c. x" u) {, W' w. B
  9. }
    7 {0 V; Z: u0 a  A; N6 R! `" R3 z
  10. else7 o8 B* ?, c5 _3 F
  11. {, A. Y9 m# x+ j! Z
  12. picture.length = fend;
    / v5 C7 J* l  c5 n
  13. picture.fin = 1;* e) ^/ @4 R# t2 D) E
  14. }
    ' e5 p: D' {9 f$ e( m
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);; Y! e$ l1 ]% i) I, Z0 H! U+ z  ^
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      Q* o" v7 p3 d9 `( ?
  17. if(sendbytes == -1); Z$ m) Y1 p4 d! o" h4 S% y
  18. {" q( ~1 d/ j$ v6 q' Z$ G9 b
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * j/ |# n7 D& X5 s) o( \! s1 a6 [
  20. return -1;. T5 U. v' O5 Z$ A( b8 M0 H. ^
  21. }  J2 t0 y4 C) ~$ o+ E7 r
  22. else
    1 ~! z8 Z6 x' G+ b  w" ]
  23. {% B& Q7 ?9 {) q6 ]3 ?9 p6 a0 J
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;; ~! }) B0 x! G2 u5 T
  25. }$ S1 F7 q5 q7 d5 f$ x
  26. }
复制代码
  V: W" d2 e. K; `* [

1 c4 V. h: H5 m& X' c0 V

; \- ]* c0 {: |/ k4 N( y9 [

) K+ y6 ^, Y; E* Z4 hiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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