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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 O$ ^+ X6 ]5 [. S4 l) e

3 L3 J6 G, \9 b" w

& C2 [  }% j# l0 o/ X# {) h0 x# {8 G

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 Y6 ^' G- E) d, r6 {2 l& n
* ~4 z/ V0 B/ |' B

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。

) k0 z; r  b1 p! F3 R- u/ K

& _5 N: j2 w  ?  P

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。

    & _5 Q- F) C$ ?" H8 ~

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。

$ }$ D7 A" O' W4 G) v* ]2 j! Q) [2 n
一、HTTP网页服务器
/ ]2 E. \6 g# z5 v/ a) n$ }

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)
    ! o( Z- h% T5 G' u3 t+ C! e: B9 }
  2. {
    + d% M( T$ q) V* {
  3.     struct sockaddr_in servaddr;+ B& N/ L8 o) r) l9 U
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    , A+ a" V' s# C/ J9 l2 I# B9 K$ j
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    + v" g' \( p$ c
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    4 S! b# _6 T" R7 s! r$ M  v0 N
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 m$ H# @6 p1 d( t3 Y5 j
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    9 e, b  A: B; Z) K! Y0 {
  9.     int ret;' b$ h) i. i% C1 a  l
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1). e2 P1 ?$ Y" x9 J4 z, Y5 W9 e
  11.         {
    & a( C. x$ a- \3 ]7 `9 D
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);0 J2 F+ u. L  a
  13.             return -1;
    * }: z3 h; \+ O: [
  14.         }0 @( P, R3 j2 ^2 Y
  15.     int on = 1;8 t/ {3 `) I1 s8 v; l
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0): B: c: f4 _2 |! V
  17.     {% P$ @. A/ s: h7 @9 L& }
  18.         printf("setsockopt error\n");
    9 C7 `: T. ?0 }# Y  b
  19.     }
    # r/ W" U% a" b8 ^4 r/ z. J
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);! {& a& @/ W+ r
  21.     if(ret == -1)6 b- O) j& O) j* I; x
  22.     {1 V* w8 w0 V( ]1 |9 o- x$ j1 k8 _3 u
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");6 |1 r% t" R  _2 a: u+ J
  24.             return -1;# `+ Z7 P9 ~/ w
  25.     }
    - V; `5 A5 Q9 w4 R
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)8 B5 m, m2 K. {4 z% ^8 Q$ x
  27.     {2 v8 \6 w3 h3 }/ O
  28.             printf("Listen failed!\n");4 C$ X& B$ I6 i# b+ a: k" p0 |
  29.             return -1;
    / ?) Q1 n/ i$ y9 T. R- j; i2 }
  30.     }0 b) B+ r" W% {
  31.     return 0;
    : i" o7 u3 Q. H
  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);
    & u+ w; l0 V9 m) u
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)# C; a9 y/ W* W  M. f( b" g0 u9 s
  3. {. ?4 w2 G# }' ~0 Z; l) O
  4. 。。。
    ' G2 W  U6 \+ y% V' J
  5. while(1)! G9 b) g  G5 O* r
  6. {
    1 U, \* w! }' _0 S
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);( j  `8 }6 D, f+ x2 A6 N2 w
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");& ]( c# K: U( \$ R
  9.     。。。  g! \7 F- j) \( J' F. S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      H( X/ k) r+ X4 b
  11. }
    5 C/ }9 r' G: F' h& y) h
  12. 。。。
    + Z9 Z0 }$ H/ y/ v" I1 i. L
  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);3 P/ a0 m1 c: E* w! F9 i6 o$ A
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    " ~8 M, G* O7 f, h  C
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;" ^5 l. ^/ k9 l' B. z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ( A4 P6 t; V0 k  z
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    5 H+ ]3 t7 T8 X! w
  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;
    , ?& g0 Z! `1 Y' G1 I
  2. pthread_cond_t pct;
    1 |( K# z. Z+ i& T3 Z( R2 V
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ Y& l& r3 ]. A2 k. E" Z, Y1 R
  4. {  C4 T( K/ @9 q
  5. ...
    0 t2 e1 }( Z6 b  {
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % M- _* D' Q- e( h$ Y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);8 ?# ?! F+ q) y8 F0 [
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ' X8 T1 E7 R. a4 \# T
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    3 {9 E% l9 L6 ]/ B! \" ]  h
  10. ...  t8 O' ^9 E, J; k* I
  11.     while(1)# @# {% d" j: [
  12.     {* B+ M; q  V/ V1 R9 A# G" |" G# r1 ]
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);' }; x7 A) `, l/ Z; P- Q! n9 z1 k
  14. ...+ |- i1 r( Y% N7 v& {
  15.     }
    + S  `; Z3 r' w6 c) B8 H
  16. ...$ _+ K0 U! w$ J+ p) e; N
  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;">$ Z4 k) \; e$ j9 L* f, [  m2 W
  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" \
    ' `: ]7 R4 A. \, [: {+ s- z9 n, {8 Q
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    # d2 R$ d5 h) q6 A
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \% v0 a0 q& O2 k0 z& B5 i( g% o+ P" p: f8 S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    # V& @2 E7 v8 s$ `; p3 U$ h% ~
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n") y) F) T5 B0 K; P) Z: [
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    5 u2 `: `% H6 Q0 V8 f
  7.     printf("preparing header\n");
    ' ]9 }: W% G% f- Z. [
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \! r, H  H6 [$ g
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ; n& Y2 F' {' O* l
  10.             STD_HEADER \
    4 k2 d7 q. z/ I- F4 s
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \/ a/ r4 t) ]- g- M3 G
  12.             "\r\n" \7 V; C/ I  w' ~. [; b
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 d$ b) x. U2 q# n7 M8 G$ d
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 U  V# B, `2 B) b
  15.     {" a. l% ]  K$ `
  16.         free(frame);" s" D0 Q' F9 H' M7 ]) d* a
  17.         return;
    ' C9 b" Y% @6 p. 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" \" H7 W5 C' V8 Z8 d1 \8 b
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    4 B: ~/ t; H  B5 @1 D6 c9 N" R
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \% Y& y' g/ w* V/ `# G4 C" b: Z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + l, L% z/ }& z" R/ H2 }$ k
  5.         printf("sending intemdiate header\n");  D# x: P$ ^# n+ e% L
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & T& l0 v+ B; }" k  `$ l9 ~( |
  7.             break;
    " q" }- @0 E. W; [' k. X
  8.         printf("sending frame\n");
    ( P+ H% y! }% m# ~8 P- N, f
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    9 w% t  n$ t8 e( ?2 V
  10.             break;
    , E8 i: f4 O0 m1 e5 v' F
  11.         printf("sending boundary\n");
    7 G7 H0 l0 C7 q- ^
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");7 U" ~* |1 R  ]: u$ n. J
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 X9 ~( L9 E/ `, C
  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 Z3 H1 Q/ X: c8 \

. y3 r; X5 \0 `4 C# L0 P$ I
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:$ x: s  q! R3 L. S1 n/ L! S  `8 I
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    : {; X5 c# G  K9 S
  2. {
    ; o, P% f; |( V) q! c1 z
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    6 ?+ G. a3 V! i7 g" j" ]
  4.     if(*socket_found == (~0))8 p! W/ d) }9 q9 S! @- Q
  5.     {; N# U; N: F7 J) Y3 \4 ^' v
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    & f/ S# Y/ w% k1 q
  7.         return -1;2 P8 r! s! }. u4 V( H) N, b
  8.     }% L1 H! T& P+ K* r
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
      ^7 t1 g( `! D& f" v' T$ L9 H5 P3 y' A
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);) k3 p) r% J( S! g7 j. c
  11.     addr->sin_port = htons(port);6 N& [$ }; L0 }; `# B* X
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ E0 G1 U1 ?  `/ c( S* X" Z& L
  13.     return 0;  G6 b7 }% t+ @9 v% T
  14. }
复制代码
! m$ F+ w, n# q/ ]) _$ i

5 m% s; Q) ^) i- X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:: b' e+ |8 B$ f, s
/ P! I$ E% h4 `8 l, P' N; i5 m
  i! n/ i7 p! `5 d
  1. while(fend > 0)
    / \* E$ T6 p9 w
  2. {" e( o3 j* i+ H* S- K! Q4 ~8 ~
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));+ m% Q+ B. q& T" V' ?% P
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ; G* x% k& k: W6 F9 g6 u) `# [
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    $ N  r' n& Q+ q5 P
  6. {
    . d' Z9 h, n/ ~8 e- ]
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
      t1 X8 T6 F2 @+ w( ?  S2 \4 @2 k
  8. picture.fin = 0;7 ~8 m: w0 u5 z% d5 T. _$ e9 G' o; [5 E
  9. }" A9 V, |7 M7 @+ w2 u+ b0 O- Z
  10. else
    # C2 ^5 u, v( Q7 w+ |/ A& y3 w& l( _5 U
  11. {
    ) c. y' Z- G$ d- W' ~* ~* \
  12. picture.length = fend;/ m- N, t2 `) f& e" m. ~9 G
  13. picture.fin = 1;+ ?2 j! f5 a9 `/ ~! @2 B! d
  14. }
    " M% C( A9 _4 _2 B% |
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 p; ]2 F0 X+ v0 J) G$ K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 X% j* d1 A0 m$ W5 I5 k4 h
  17. if(sendbytes == -1)3 h+ |$ Y8 Y$ U4 L- ^2 @' R" c) N
  18. {
    # i8 V3 _$ E& t, [
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - l" T2 `# m0 X& Z9 j5 c, ]9 J$ L
  20. return -1;0 p; x& b/ ^. o! G* L
  21. }
    " }+ o$ d, L1 t. _
  22. else: \% k0 U) k* D! Z4 Y
  23. {# a/ P9 v, X! y" r
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 Q' T9 i& E, U, K% [
  25. }2 }( _* l1 O0 I; U
  26. }
复制代码

) D0 P! f! i$ T4 ?; A
- k6 O+ N7 t& R: @1 K, |5 V7 _3 M+ N

4 O4 U; K% t* U& h2 |

) M- A1 p9 l3 W1 k7 Z* f! M5 u; C+ aiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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