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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; m/ O' L

3 S  t. w3 ?' }% V' M, e

( B' o9 B* r7 Q4 T  ^# }

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
: H( `, [" X9 N) j! d6 x( Q0 d* F& |3 g: l, Y

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。


( d0 H3 A8 H' D+ E( m7 \


( q- d; W% y- A

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。


    ! o. I3 t8 m6 x8 Q

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。

% ]# s: [  g. ^
一、HTTP网页服务器
3 z* G" M7 q) {8 t2 m* 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)
    2 s' ^/ \9 F- U5 v1 w% ^/ Z
  2. {5 s7 q+ S! r7 r1 k
  3.     struct sockaddr_in servaddr;% y, V4 F$ b. m7 d8 r$ d0 }
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    : L, \# q2 }) D2 N: y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    * \" a# E* N. E+ k
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;/ y! T& t. u! M7 `3 v. I
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);0 y$ ?" i7 G; o7 q2 l2 _2 m1 ]" J
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);- t* O! s# m' M. D5 G+ T  F) ~6 q
  9.     int ret;
    9 E2 }7 |' ~1 _, r
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 q2 o- }& ~* E  j0 f% d
  11.         {
    " m3 N  ^% F: s( E  v3 n+ r
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 W% a$ B- c2 H) @
  13.             return -1;
    , d7 u& r" M8 G# {0 C
  14.         }
    / m/ A- l: k- @
  15.     int on = 1;3 c8 k5 P1 W( N
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)' H2 C4 B  N& O4 O  E* F5 g
  17.     {
    ; G7 O: u6 s" ^- b- |
  18.         printf("setsockopt error\n");
    $ J9 W6 B* |/ Q! n9 [9 f" l
  19.     }0 O; v2 g9 _0 V6 O) X, t' C1 l
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . x0 T! ^4 @* y/ J: x
  21.     if(ret == -1)# y/ t$ f$ @' {. }( C( D1 {1 {- [+ N
  22.     {$ Y7 C7 @& y$ N- f3 b
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ r9 t1 L5 t# \6 o& x% r/ [* T
  24.             return -1;; q0 Y8 D4 [" P* y
  25.     }
    - `! m1 a3 a5 X: W" E
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * Y. `( D) F! E" s
  27.     {2 O- s" \; [3 A8 t- j
  28.             printf("Listen failed!\n");
    / e3 v1 j$ r( T: h" {
  29.             return -1;9 z! @6 P3 B9 W0 [0 y$ F" L" E2 m
  30.     }
    6 {0 v# q" ~/ M
  31.     return 0;
    : V, K& U7 m; h; Q; {/ B
  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);7 X$ T% P4 c9 j# V" b0 a
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    " h: b/ @3 X! U4 B+ u6 L
  3. {
    - v" v/ N' I. p2 M$ }
  4. 。。。3 F7 o  c! C1 h( g' R& b
  5. while(1)( r  |0 _, G( X, p( m
  6. {+ v, }0 @% c) _. Z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);* V) x4 s- p( B8 R
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");$ Y5 C. Q+ t6 D  n
  9.     。。。; ]% r5 Y5 R4 ]3 G( n/ z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);4 }" i& ~5 O8 |/ c0 V" Y' X
  11. }
    $ H9 e9 j6 y0 i
  12. 。。。
    - E3 m6 J  N7 e+ T$ H
  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);1 \7 ~: N7 a: j+ r# d
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    # Z: R6 f2 F( p1 l5 C* R6 V
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;# a  f5 D5 v" }  O. J5 Y& ^
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;6 K# a* a# i( S
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    $ m0 [9 _% m$ k5 l0 h& k! K: v9 x
  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;  C- C/ O0 b( I7 ~; t
  2. pthread_cond_t pct;
    6 a9 j  r* u& r0 h& I& m
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ; V8 H8 v2 R' B( v+ n; X( M" E& G
  4. {) u' s" R0 p) Y# Y
  5. ...
    7 B- u& V! ^( O4 I
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    " v% b5 j( f$ h8 v, t9 ]# I
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);/ C2 o' Z& y6 l! l$ D4 e/ H9 w
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    . o, q7 K% K, M, g" w# X* D
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    " C* P) w% b" N( _" L3 N  {
  10. ...
    5 P% H  W! k* m  K9 C% h
  11.     while(1)
    - k5 u1 o$ O3 |- x' N
  12.     {
    9 T  N6 Z# l2 E* Y  a8 r0 M2 l/ r# V
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);% Z6 o! O: `$ r' D" k, ^2 P/ P+ t; n
  14. ..." d$ W/ X8 X7 [! c) E7 r! d4 Y
  15.     }
    9 `' k: c$ y2 `) t3 [- P: F+ }' j
  16. ...
    + B5 v6 w: J. L- {% g# ]; E; m# e
  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;">
    # p8 N% v1 L7 e1 n  b5 ^, @
  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" \
    6 q! q3 h; w# w/ {1 M8 ^# G% b
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ; g" X- O$ _0 ^( J& J% i
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    / j1 ?! }8 q; ?. n3 N$ ]/ e0 r
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \5 E& ~4 j1 i$ P
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  s5 g* s+ O! `: h: ~% t' ~
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"/ v! R6 Y- G4 E1 n# j. r
  7.     printf("preparing header\n");4 V: Q5 U8 L7 D$ E7 z1 h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \) [/ Y+ |/ P; O; `5 f
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \7 c% j$ f( n; t( b
  10.             STD_HEADER \
    $ J% u6 R* b/ c7 X7 d
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \" ]8 H8 }6 e3 @* k2 ]2 B
  12.             "\r\n" \, j  `+ R. y6 h8 `& E9 u# {8 P; v* }
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + K2 d+ n  ]. F6 ^+ ?) m. s* B% F
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& ^7 y  X, i; L2 e. b
  15.     {- S" P; y+ M% I8 g
  16.         free(frame);! {9 D5 n* L5 Y: [7 V! V
  17.         return;
    5 A# I2 l0 N! w$ {2 Z7 i
  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" \* p3 I/ x1 k2 H# W
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \% ~3 M/ g* F$ j" g- n
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    # Y5 k2 G/ G3 f- T
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);0 }) h7 `5 ^( S  `/ h% M6 h
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    3 }+ Q1 @, _) A3 e$ w
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# U) t: r- g* I! V
  7.             break;
    0 i. T& B  R- L$ x
  8.         printf("sending frame\n");
    2 ^+ m& _4 V3 H% ^1 h
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    % S  R% Z; a8 a
  10.             break;
    3 q. S! l: [( }3 J+ S& s. u
  11.         printf("sending boundary\n");
    4 d! R$ n/ ]2 l" l0 V) X! g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");+ T0 o3 w7 L% K' C
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 N* G( M) p. t
  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。

" K* Q  X, ^1 q1 K; a9 L4 e

0 i  A) u2 B2 }1 p7 D4 h; _
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
- X# b& I4 y7 x' B# k
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    $ J7 H0 k* z; X
  2. {
    / S$ e- s9 B7 h' \2 E7 p5 W; o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    * a1 ^7 d( E! m  h
  4.     if(*socket_found == (~0))" X8 Z( A$ X0 ^* r2 \# F7 i  C) t: m
  5.     {
    ! Q. d& _2 o- x% C; m, ~% G9 _
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ! U) L8 y9 H$ P7 n  ^. B) z: B' j( ?
  7.         return -1;
    / ]5 o4 _6 O% }: |- b- d& T
  8.     }
    4 p6 X4 d- O9 x9 ]7 l2 F
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ( x6 P1 i9 H- V! F4 o+ X
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  C; M- I! _7 M! X! y5 U# B* b5 a
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 l5 v; q4 _4 _+ C0 R' O0 b* P# q
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 H5 b' `5 `% |* ~
  13.     return 0;( i9 D5 w! }9 q1 O/ H" J5 }+ G8 A
  14. }
复制代码

% |( D& [4 ^+ W" J
9 S7 D# P& P1 d$ H/ q8 }' G" [" _2 i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 y7 B5 a, T) G  h- U
: ~; p8 h! A7 |

' l! w! t3 Z: O9 S
  1. while(fend > 0)! |8 t; U6 p0 |% G
  2. {
    4 K) y$ E3 k% q- F# Z% [3 t: ~
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));5 T7 ~5 ^2 Z( a% ]0 z  M! O
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);% J, s$ h" h+ }' c
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)/ I" ~/ b. ]+ k4 t: z/ I
  6. {
    ) U+ f# y  m: W3 B
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    " J" F0 J4 a% ?6 |/ A+ ?
  8. picture.fin = 0;+ y. _/ {) ^  c: I9 c
  9. }
    , x- O- i; s  f+ B
  10. else
    / G% e3 k6 \+ j  I7 C: |  N/ L. q
  11. {' ?! T8 T% |3 w! C4 o: R4 W6 r
  12. picture.length = fend;
    " X$ y1 N' h; c  H" I" U; e3 a8 L* n
  13. picture.fin = 1;
    1 b2 `% O( L9 E: A( V4 ~) e+ a
  14. }! g8 T0 ~) j+ |( J/ {
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 z. `8 o' _$ k/ J* d
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);& M  J* c# z6 t8 \; x  u$ W
  17. if(sendbytes == -1)$ Y) }* K, a9 q% h* N* |$ \+ r& Z
  18. {0 ]; L. s) D9 y8 ~
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");' o% l  G# D1 L3 X3 k
  20. return -1;  S9 f, c% K: E; z& c+ M7 U
  21. }
    0 x+ t. }  b  |$ e0 W. k
  22. else
    5 b0 M5 \- H' F& z: m" r
  23. {
    4 z6 L0 e) }0 ?
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 _1 V0 M% J3 u9 ~% n( j5 |
  25. }, ?, j" t: x& A. u/ a4 [
  26. }
复制代码
0 }& m$ x: c& N& z; n
! Y9 B# T; x: F/ z


8 v$ `+ u8 ~! t
+ F) ^$ F* q4 H* SiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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