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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 p, C5 F( D; J- [& M- m" i( u, g  ^% V! d0 d: @

! Q2 h# M' v/ @3 L# J! O

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.html5 Z8 \) x1 c6 G) @/ e1 n
) p. a; r+ |, z  D7 S7 V6 J

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。


4 |& C$ Y8 T1 B6 M6 A9 M1 r2 Z' \- q% V

7 v8 J5 u1 Q+ V9 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。


    ( [, r5 Z( k" z4 J0 h

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。

8 H0 r. A9 R' j! s
一、HTTP网页服务器( T4 r. i  U3 y: L4 }; I2 T& ^2 R

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)
    0 Y$ P: |" l9 f! \% }, T. R* [8 I
  2. {/ a% ~( p7 [' t% |  V
  3.     struct sockaddr_in servaddr;2 g  W6 f. c+ t) E; e) b
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    : X; q: S8 @- ]! p% O% S+ v: Z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    . K' E$ |6 ~) n3 W8 g: s
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    / O9 e3 B+ C3 j, S
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 ?' d* |  ]# T9 }9 `9 }
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    , H' r" H# a4 s* z% J( R- P
  9.     int ret;, p; x5 p  w, e# r4 r/ |% I/ I
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)0 \5 a* x7 w, B1 |0 m
  11.         {
      M; U& T" }; G
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' S, |! e$ g" F: E- o) D
  13.             return -1;
    " N9 i+ X" d; R5 v  y/ p1 X
  14.         }+ J: F% v$ @$ I7 ?# b
  15.     int on = 1;% I4 E/ H. {5 N4 d" e3 Y) |, G
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)4 m4 P7 S. N0 t4 l, p" {, |
  17.     {
    5 f5 t+ r7 U2 e! D; ^6 Z
  18.         printf("setsockopt error\n");
    & c  L7 Q( I' q  T
  19.     }
    % h' G- B9 b9 e+ a9 A. Z" ~2 i
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . W4 t9 a6 e* I- g7 r
  21.     if(ret == -1)9 Z) Z: _% f- A9 r/ |6 r
  22.     {
    % |. x' C7 [6 P2 ~2 T
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . Q2 G4 K1 m+ |+ W7 r5 U3 W
  24.             return -1;8 R* u- t+ M8 b
  25.     }
    3 g* J2 d5 W8 E% P7 G, ^
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! {7 l9 _: l; G* f/ Y. i
  27.     {
    - g$ O  I! {5 S  y$ L" Q
  28.             printf("Listen failed!\n");
    1 G+ A7 S: ?  p" ^' x
  29.             return -1;/ ^7 r, Y" O: ^+ ^
  30.     }
    1 }/ Q, b" q) a4 _
  31.     return 0;! P; H' f$ ]( Q: Q
  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);3 S; `7 h4 {7 k5 V
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    : y- B/ B' T8 m
  3. {
    7 F' E- y% Z9 i: B9 A% ]
  4. 。。。, a3 ^1 I* s7 E
  5. while(1)/ m7 i- L" @. C# A+ N. ~: U3 z
  6. {
    . S8 t4 t5 a4 K6 X1 b
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    " K; E3 X2 {; D. I$ F) J3 s
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    + c, |5 z0 A. G  U# e! i: Q# g
  9.     。。。
    : d+ j4 H% @% ]0 V$ u
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);; Z+ M0 U- D/ q& F) W
  11. }
    3 u8 O0 d+ U$ Q% O+ C, e
  12. 。。。. E9 f$ S8 V, v
  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);
    " j1 E* ?8 ]* P, H
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    + h% ]) j, R7 O+ l  ]* y% V/ O
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    , S* E2 @# ?: D+ f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;* U8 O1 T/ r8 V# ?- B
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);/ p) W! G/ y( c8 }. z" |
  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;
    $ |, @0 u4 [3 @' G, Q- L3 F
  2. pthread_cond_t pct;
    3 p' @# R& |3 l9 q
  3. int main(int argc, char* argv[])) }3 H" Q8 N" f1 N* T5 ?
  4. {
    + ]$ x& G- v/ g; x, U% K& J1 Z$ S; I
  5. ...
    1 B/ z$ g) r" U5 E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    # a6 P: Y$ [. L8 A* S5 ]
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    * Q$ A4 `0 G5 z, i" K% ?
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    8 t$ i0 Y- w2 `# T1 v7 w) `  B
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    $ ~" h: {# T/ q0 {
  10. ...
    ) S) s2 H) I7 C) x) o% U
  11.     while(1)9 K  N( E: H* O. h5 W- }
  12.     {
    ) }- P) ^. ^; Q6 N
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);9 ]( R9 Q' W5 N( I
  14. ...
    8 F" k* G, W! n) Z! T& X" A
  15.     }
    4 P: s- D7 `  |$ g4 K: b
  16. ...
    : P- N$ u" X# O. B+ f
  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;">
    % [# H) V' X* q, 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" \, a/ y" O$ c: }* K' G8 M
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \8 O& x, R+ @- o% {1 ^, p
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \! ~) T) o9 |5 b3 d8 B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * J  Y% P$ a+ I+ o  Y& I$ `2 w% t( \1 z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"; B* `7 e) |" i4 d2 _' ?' @
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross". R9 M7 u( Y, {3 b" }. _
  7.     printf("preparing header\n");( t, s, L2 Z; J2 P! z
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    / `7 O8 R# L# T9 G
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \+ l! L* q/ P  d: T# ^5 H1 f
  10.             STD_HEADER \8 p- `2 [: q& `: T" \
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * J/ d6 P8 R& E1 |7 |
  12.             "\r\n" \7 H" A' W- ^* D  F, Y) ?" c7 Z2 \7 `. ^- U0 S
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");2 |2 |, Q  t( t3 I5 R- ~
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); D/ v9 ?+ a% m" h: @- }/ ~; p
  15.     {
    9 V6 @+ Q" G% w6 s2 E/ C9 d- R7 ^/ @
  16.         free(frame);
    ) o7 [) }& g$ |( _; x+ i
  17.         return;
    0 F" Z" S# J8 ^& W! v" m
  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" \
    ; t  [, F4 o3 i* X- p3 _) h
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ! r* T/ k' M& u! C5 e
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \4 P; Z* V8 d; z( W- m5 \
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);& B# o0 Z% _+ [; B# p
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    & S$ t& Z* p- J* b) M' ^- p
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 A3 Z7 l5 u) E# T5 e$ E) k$ U( ]5 B
  7.             break;- M* ^3 B# U, q. B" q" m4 q5 Y$ i2 v
  8.         printf("sending frame\n");
    6 C1 y8 g5 ?" w/ L. G: v
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    & `/ v/ u# U$ H! G
  10.             break;# R, T* v8 S/ f8 I+ d& t- g7 T
  11.         printf("sending boundary\n");% @: n3 D! |1 f  S- B
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % g5 D4 N. [6 H$ @
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% ]! Q+ r6 t8 D  w3 D
  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。


8 E) E" [: Y' [$ y& X


) q! l6 d9 t$ b二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
, r& Z6 B- |/ }3 l0 @
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    4 n; P; L+ n  T9 V' [2 @
  2. {( [# z, g: B0 r$ p
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 R- }' @3 @. }( I7 P, |% s) g
  4.     if(*socket_found == (~0))6 j! g1 B0 C; E# C( q
  5.     {
    , a( o  r" {$ z3 ?3 y2 {" T: s; N5 s
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ; v5 m* u! d, o: c0 k9 L; U  G
  7.         return -1;
    - C- x# l9 ]$ x+ F9 y
  8.     }
    " p' ~0 U4 O& a6 V4 e
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) \. Y# Z. l* K1 |# v5 O- W
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ @5 P9 c3 n6 V* ~$ u. D- m* |# Q
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    / ^& c( ]1 b6 j' W/ y" p
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);  T/ Y/ |' R: ]2 s' g
  13.     return 0;  ?) i1 T; ]$ a( L, v
  14. }
复制代码

' O( O2 v8 W- ?( c- s! T
: x. ~0 ]+ N& @' N3 D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:& \2 j6 M3 o! ~5 p, M' v
4 g4 n$ C" r9 S( S9 `

/ v, r; F+ R, u* S" C4 ?
  1. while(fend > 0)+ V% z8 m. h: G; ]1 F" p% i
  2. {. g" k9 Q+ c; o. ?% {1 `, v
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    9 ~. f- @- F) J
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);. _& L; Z+ Z0 D7 o4 f
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    1 u$ r# Z& m4 ?/ G
  6. {
    0 k8 c. P0 j, E: |, W% y2 g4 U7 I
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    : W' a2 S) j$ j4 {3 x; S
  8. picture.fin = 0;
    ' h. Y% A5 M0 `. @
  9. }7 N: [3 \& i# W1 g7 n
  10. else
    . d3 k+ l( e/ ~- t
  11. {
    1 @( z4 U' R8 C' J  [: x
  12. picture.length = fend;
    6 g0 R. m! d( _! D8 e4 X
  13. picture.fin = 1;. K$ Q6 s' r+ n' h, S$ T1 U
  14. }
    % ]% M5 a- @* P" {
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) o6 R4 E% d8 f: I! q! c
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! V# `  C3 T! J/ }% ~4 @% F
  17. if(sendbytes == -1)
    . b9 z2 q. A$ ^
  18. {
    & C+ o: e$ c7 S4 w) W
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");- Q0 U5 l5 N& G' v' d
  20. return -1;
    0 a( c4 u: l+ Y% X' [0 o3 Y
  21. }
    " x" o9 e+ G% C- E; h4 H
  22. else
    ! u) e6 O: f, ^. W
  23. {- ^! c% }/ s, \7 v; C& n
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  |- X+ N; x9 s& S$ Y# C: D4 `  j  i
  25. }
    7 x8 ]8 V! |$ U; L
  26. }
复制代码
: V8 A# @/ j( B* N7 C" q' P
7 l% Z5 w5 y& y1 w# b


# D* ]+ t$ H) w" o7 O9 N  J- w7 R5 w
& N; v1 \% P4 u, v7 qiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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