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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 4 Y# Y2 z8 c/ Y/ o3 g
% }) M* {1 v/ V/ j8 D# v1 U( d* x

* P8 h$ D2 o) E. D

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
6 u4 m. b( L$ u; Q! y7 C0 Z
6 J( `) S9 p1 b* x; m

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。

# y9 O# o$ ]$ m& ^9 M( Q, g


+ b3 c) u7 A8 @+ l  g' I. i

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。

    & g% D4 D6 C* G* f# E3 c

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。

6 O9 K( }  V9 b* p7 n, i: x
一、HTTP网页服务器
5 j" L( _7 @. q3 e% 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 T; E9 d! L8 d9 i( h5 C1 i
  2. {$ A0 ]% [. T4 W# x
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    + T+ w/ f8 {: }/ A# m; p" P
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);6 H; w$ c5 u: X5 o
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , i$ g' s( E8 U% ^+ ^& C, ^0 o2 ^
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;4 W4 n* c9 |. S
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 Y6 L, i! X. y5 P, d
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);4 `/ b  a2 W- }' R$ [9 g
  9.     int ret;
    ! V9 r2 F4 A, @1 q- A! t8 @' y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    % O% H; x" g$ @/ Q3 j
  11.         {, h! R3 `7 W& I4 e' A3 u) {! A2 H
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);% |  V: Q$ j+ W7 R( ?
  13.             return -1;5 j5 q! q& l+ |! _# ?
  14.         }9 ~; m& Z% X% F, A
  15.     int on = 1;
    5 z% k+ S2 k+ T9 U/ m
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)) q  V+ I5 y7 M% Y/ u( R) L! R
  17.     {! K' e( s" x, \9 Z# {5 B# D" o5 y3 g
  18.         printf("setsockopt error\n");& I  L2 |/ A) `7 E
  19.     }
    % ^( o1 @. ~/ Y! i: S, y! g& Z+ L
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);, f# @4 `2 D  Q) P# k$ E
  21.     if(ret == -1)
    & N8 T2 G8 W3 ?2 O
  22.     {0 @/ U% O- B6 R8 V9 M
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , E7 L8 W' Z# R* v9 C, ?# i3 ?
  24.             return -1;
    4 D5 o+ P3 u5 Q$ Q# }0 \0 g
  25.     }7 t$ Q( a/ e2 }' T# ~0 B
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * p& v* G! w, N4 S
  27.     {
    * n  F) B6 h5 w& f+ W
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , g; m* n7 u5 j- y
  29.             return -1;' [( ^8 z4 L+ @4 t& _
  30.     }
    % a( Z( x0 Z/ e$ u1 P% E9 l
  31.     return 0;! A3 h) d9 {; G  d6 S5 w
  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);0 S3 }. N! {* a+ m. c
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)7 |# T3 I3 m2 b! u( E- l
  3. {
    ) }9 b# U& ]9 y& i6 g) W! N8 P. h
  4. 。。。$ Z. U% R( o6 [7 k$ i, j, s& e
  5. while(1)
    + ?# n9 M) I1 M& A: W7 G  Q6 X" b
  6. {! f6 i9 X/ I, o6 @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    . E5 i/ @% a( Z: E" G" f- D
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 L& w5 B  V8 M- E: ~6 d0 }
  9.     。。。+ n. ~% ?& [& r; c$ |  f
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);7 e& h. ^& _$ N
  11. }+ k" s$ g. M$ L' k
  12. 。。。4 o6 V1 ^0 J5 U1 ]5 }' ]* H4 N$ C
  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 }& Z; \+ p0 n6 ^6 m( w) ^4 H
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ) G, h3 v" b3 V( G; V
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . a  `/ S; h7 L2 r' N( _
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . O' Q( v! ?% q6 q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);% o8 E# ~$ Y+ U# p
  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;8 n2 p0 C- A/ {/ I( c
  2. pthread_cond_t pct;" w9 Y  W5 I; K# f, f$ a3 F; O; ?
  3. int main(int argc, char* argv[]). U+ f+ t. N- A
  4. {
    4 z, v2 q+ w: x* N4 X
  5. ...
    2 E( f0 L" ~5 h- O9 T. I
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    9 e! h2 u  _0 L% S! q
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);& Z7 m/ f; Z# L0 N- t, Y- p
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);# X! O8 c: ]  N5 D& V% V* M
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    0 r" e. V; x! e6 N" u/ o* Z( G
  10. ...# Q, m1 s+ u; [1 D# ~/ M
  11.     while(1)
    - O' R) [& W; b$ a/ J' ], c
  12.     {; {/ k+ i$ k7 v# d0 T
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);  z1 x( y. Y% q
  14. ...# K. K0 n9 S6 J* v& F4 B1 Y
  15.     }
    ! u5 }4 m. g8 U" ~/ n
  16. ...
    " W. R3 n* D0 j- m# p
  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;">
    * W  H; x. I& }" h$ z# X3 R5 B
  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" \8 _. @% m3 Z+ x, ^
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    & i" [: Q  p! K
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \. }6 p. j: @* m* r9 l& z2 w8 U# d
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    0 S" l1 v9 E# e5 b* c
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    # \9 i2 t  J& S4 l$ W
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    " p; K) n- G* U2 |+ n
  7.     printf("preparing header\n");
    . w# P& I* L( u
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \! f7 u: [" K1 W4 c' A; V& M+ f
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    # v$ v8 F* u+ w" ~, R; B
  10.             STD_HEADER \
    % B$ D/ C8 J8 W8 l/ c& b: Y4 C( B0 p
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 Y  }) S/ ]! P! i0 p
  12.             "\r\n" \( g) W& u( V  e( |, f4 D9 j
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");' j% e! F& S- W2 I* V
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ V+ b" Q9 W4 M
  15.     {& D" ?4 r+ @* C8 l3 e" e
  16.         free(frame);2 S0 [9 y4 K! `2 Y& ]. |
  17.         return;
    # ?) b1 F0 A  l* S1 p( y
  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" \
    * r) E0 l& n7 B- n% f
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ' ?5 J" K! O" ]+ S) H+ }% v2 s
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ; W- \8 [! q  h
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);3 @3 i3 Y0 U% I, Y* Z0 T
  5.         printf("sending intemdiate header\n");% O+ G9 x8 H) h
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). t) D7 }( c: }( V7 Y
  7.             break;- g3 T1 \$ Q* ^
  8.         printf("sending frame\n");
    7 O9 X( b+ k# W0 K" A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)  d. ~+ D8 P" l" O$ E# @8 j
  10.             break;
    / I0 L$ `  S7 O/ f
  11.         printf("sending boundary\n");4 v+ }' p, Q9 l# y/ Y  U/ J1 O
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 i0 m, y. k' S
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 }# F, t5 X$ O  \3 s
  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。


9 q5 g" G' ^6 F5 I# y2 s* V


! c) K8 f2 g9 q9 ]6 y/ _; H6 {- }二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
1 u- r, ]# b; `  `
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)  l0 \8 Z6 H, o* r0 d, `6 J2 P
  2. {
    $ `5 A. t+ [; h5 z, Y0 E4 M- ^
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);1 t* b" P) S& \- M8 N
  4.     if(*socket_found == (~0))
    2 Y: l2 F% Z1 o# k3 }$ Y7 v5 v
  5.     {4 e3 Z0 K' Q& q% |  X
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");8 J. [7 R9 y! {. u8 G5 g; l
  7.         return -1;
    ; J9 C. B3 y6 R. j
  8.     }0 {% l5 t6 ]3 a! X
  9.     addr->sin_family = AF_INET;! B8 B) Q1 Q( W* |: h. E0 s- f1 O. H
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; O6 c- `, `; Z- m% y/ u/ ~
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 K8 r4 e# Y' y9 y, F5 b) [( w0 X
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 E9 p8 `4 Y: \# `( f
  13.     return 0;; f: d0 L7 z- t1 a" L$ Z8 H
  14. }
复制代码
7 ^' d) q/ i9 r7 F! ]: ]+ ~
3 \# [1 W( t* D9 Y" \" s
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:: P$ I4 X% h6 N8 `
! _) q; c- W# ]+ G$ h$ m

; e% g* D0 r; S+ f' C% W  X
  1. while(fend > 0)
    + [% ^4 K0 Q, f: {
  2. {
    8 E( H* ]6 m+ I9 d5 P7 d9 o2 E% O1 Q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));6 k) c% `5 ?1 K4 X" p0 a7 s) A1 ]
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ! x1 R' o" i! p
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    : g7 j6 B; X5 j0 h% [
  6. {4 z  o- e! p# h0 \" C& Z8 h
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    3 b9 ?3 p  O7 q, O" U9 D
  8. picture.fin = 0;
      N3 R& X& S. E5 B9 g
  9. }7 ^  v5 G, C6 J$ `" j
  10. else
    / e, Y  f7 \; i6 _5 p: q0 u
  11. {
    & a( g1 j4 ?5 D6 v! W% B
  12. picture.length = fend;' n2 Z7 Y8 ~  Y3 y
  13. picture.fin = 1;
    & m' q& i+ q3 r
  14. }
    + J2 R$ T- \0 q. C8 I9 Y; q
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);" H" ]6 Y2 I# l0 F
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);" J# \6 q2 l2 h7 U
  17. if(sendbytes == -1)- @5 ^1 ?4 r% f2 u9 V
  18. {
    , J: |) h' N: ^6 j" \% w, n
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * }# P, o' D( z9 d" h1 p6 h
  20. return -1;
    0 R* _% N6 j5 A) l) W7 L
  21. }# l" x% f3 f8 T. ?9 Y9 N2 i( f
  22. else0 ]' \3 R" y( C; h: b
  23. {6 j" ^4 X5 N5 ?$ S
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;# R: m& n/ p% [6 d3 X: |; z
  25. }7 P" h/ }) v9 n6 U. R) P" m5 `
  26. }
复制代码

3 N: I/ }8 d7 J( ~
3 _2 {) t, R; m. D# i# y


$ }  G. P$ @' ?3 y9 ^/ Q5 x+ W  O# ]! p) C% h. O
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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