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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
* O( b# }; N  ~  x1 S' K& d" b, _
$ Y* H4 z3 ~2 M; h, k6 R1 h( X

& u3 P3 \1 H0 l9 O3 x& E

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. V- [9 B! b7 N( M
" N: I% {9 Y6 n

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。


, U+ X! ]" f# s1 ?3 k& c/ L8 ~

% d# i, z/ B" l( a& n  z/ P: t

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。


    & i9 ~# d# Q0 G; f- y

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。

7 x# W# P  |8 U: H
一、HTTP网页服务器
5 U$ |" e/ l8 E8 u

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)6 n3 a/ b2 T; s# A. G
  2. {+ ^0 f7 J4 u3 d! W, Q! f
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    # V5 v# ^& v: a& M5 S; Y$ \" n
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + L4 N0 R, q# _2 e& ]
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));/ h4 v# C& u( p8 W
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # }& C- t) _# r0 j; u+ p0 y# M) \) O
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 U1 t6 A# W. _
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    & D, B5 S6 R" _/ F6 G& P& b
  9.     int ret;
    . _; L2 @; P! v
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 Y/ Q* O5 u0 o: N
  11.         {( {4 q; M- ^9 F. S3 ~
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' T/ {: R" G7 D1 X
  13.             return -1;$ M8 |8 y3 C) G: F% F
  14.         }
    - u, E& H) ]/ n9 b1 G
  15.     int on = 1;' ]% I! n4 V4 Z  [" b* s
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)& n% {2 \3 z. Y* e8 w( f
  17.     {& l( k' \) f# }3 A8 b! b
  18.         printf("setsockopt error\n");3 S/ M* F+ u. {+ ?3 d
  19.     }
    9 H+ `( C5 n2 u$ J
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 S* D( [$ b% g4 q' L- Y
  21.     if(ret == -1)0 t5 S6 X2 `6 K/ s( W
  22.     {, Q4 f5 p( w( u+ C7 U7 I5 g
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / Y! |5 B/ r# @) X+ [3 E& D" H
  24.             return -1;
      C& I- i& N2 S4 D! d
  25.     }
    0 L2 \- P+ G) V, k  K4 ]
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 R) |; J/ K+ l9 ]5 w, n
  27.     {
    + J% x. ^( @9 l7 p
  28.             printf("Listen failed!\n");
    8 W: {5 X* t+ M! Q( e8 g* R
  29.             return -1;
    + e% c! u1 q$ T% u5 \
  30.     }3 l: v4 Y: [! X2 V/ i
  31.     return 0;
    $ b4 d- a+ L* e. k
  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);
    ( P6 V1 |6 z6 Z, e( \
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)( d* ~6 D& u1 M$ ^8 l' T' l4 Z
  3. {* {" e/ i" X8 \8 v
  4. 。。。
    ) U, R( _9 Q" s/ d( J6 ?6 m# F
  5. while(1)# Q1 L$ f0 y6 S0 j( K1 B8 }1 F
  6. {
    0 B3 h9 d. q/ G
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);" w2 R* X8 N, S) B7 ^# D: I- M
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");. x! J# g8 ]6 T. |; z9 u
  9.     。。。
    1 v) `0 }1 @3 K9 L# t& z; R
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);% F) s; Y% `( j7 c# [. e: A
  11. }
    ' U; {5 T/ D( Q6 ~3 B6 P" ]
  12. 。。。+ E0 h. V" L( P
  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);4 A2 ]3 ^' P. B/ \, l5 z# X/ D0 U
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    # K1 f+ r9 j7 }" L) k
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;9 d( f2 |8 @2 ~6 I8 k  \( h, P
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ) v, s" {8 W, }4 u: @! A
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    5 f! x& }- e& ~+ J& e9 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;. n2 ~' L' k$ S; S' R
  2. pthread_cond_t pct;
    ' ]. W6 l* T$ F. z- r; r
  3. int main(int argc, char* argv[])
    # z  P) n1 Z& r; i% n% c9 R( E
  4. {$ e& S7 J6 k6 k3 [3 T' F7 C) Z
  5. ...
    % e3 p+ Q! U, H1 L! ^& Y7 z+ x
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);8 L( r  s9 ]3 A1 z% v- M" C
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    4 h5 l$ S' P3 B6 ]2 s# W& Y
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);$ o0 q: T0 P' {- B( g& `7 _  m
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: K/ U) Y+ g# S" ^, H' o4 o& n, q& ?
  10. ...' C: N- Y0 m2 f/ K& t. `( j7 v- u
  11.     while(1)( S0 @( h7 B' K/ S1 K! T! ^  t- x
  12.     {/ b5 y4 t" h$ c2 [) \& m5 Y
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , g) l; }6 s. c: ^% H+ n1 H
  14. ...
    ; D$ r. H& s5 y8 {: M
  15.     }
    ( C7 z! c$ O# D* J, w4 C# |4 ^$ }
  16. ...$ U, u4 N" x' m$ B& C7 I( Z8 |4 d, H
  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;">% a$ O( V, p' f8 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" \, _- J: m. K# ?9 W2 j
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    . Q6 f0 Z1 X) X7 p5 a% _! T/ t
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    # N$ w* _8 y+ ^* G* N
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    : i' ^  G! c7 {6 J' f  a
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"' O. |# I% z3 l4 {+ j" }! P
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"0 B9 j' j9 n# t+ b1 O
  7.     printf("preparing header\n");8 f& k4 L  a3 e: y; n$ H' b
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    5 L0 ?' q* Q9 r/ |0 j9 w
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \+ j( Y! q2 o+ ], s
  10.             STD_HEADER \
    " F% Z; {9 @- E
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 \, G  u( y% G5 x
  12.             "\r\n" \% C3 D' K$ c8 t; w0 T6 b
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");& V& J, t$ C, k4 e* \/ H
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# ^; w: B9 K3 H. S/ Y0 v6 n
  15.     {
    3 a" v6 v; A: g9 T/ t; K; c2 H
  16.         free(frame);2 q( H( i  O% F/ q
  17.         return;
    % J+ W" S0 [3 Z
  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" \
    & h- [  y% ?, a2 Q# ~- q; ~
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \) S( `3 z. x# x$ ]5 |+ p
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \4 E1 [$ m& a/ C: E( w9 g
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    & a1 s* U$ X9 z, j- f0 B) ?8 W
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    / p) i) a: c$ }2 U, e! ?& b. m
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' I3 x$ a  U$ ~7 j
  7.             break;
    6 {$ u9 [2 i  {! L* b
  8.         printf("sending frame\n");9 t. x# P7 _( G0 r8 h9 F( n
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    0 L# `: K$ K' c" W1 T
  10.             break;
    9 a+ R& U: G. w6 l& S, R
  11.         printf("sending boundary\n");
    * |& n! G: Q7 g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 O2 k6 E1 G2 x3 F
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 {( n1 p1 g8 a" g: W1 p: W$ |+ R
  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。

, X% C0 E2 b/ y' k* d$ o# |

4 b' O& K" N( {( f! x* {0 W
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
9 P: p- P1 t& a9 s
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)$ C* M& [4 L$ T% `: G4 Z: P
  2. {
    ; E/ D# q5 Z/ n: i
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);+ [* o$ u7 z0 z' }  N. r
  4.     if(*socket_found == (~0))& d. r  B. i; D5 L5 n' O, ]
  5.     {
    * f0 o9 H8 j1 S4 a! i
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");) F; ~" W7 V3 S! J
  7.         return -1;+ u7 K6 G5 `: c+ g
  8.     }
    " @  F+ W+ I* q$ P7 }
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    . ?5 ]$ m8 W& n' G) e
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ c3 p; Q' b4 G
  11.     addr->sin_port = htons(port);1 D8 i% W9 y) M4 m/ S
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - l: i6 n, i$ O/ e7 o/ H7 E; B8 N
  13.     return 0;
    ! w8 k$ m8 W, b2 N% \1 @& u& s& ~( v
  14. }
复制代码
2 W  Z% Q; a# n9 N6 s& e

# V  i6 }9 _( h7 i6 ^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:
! h5 P+ h/ P: h; X9 ]- {' z0 }1 x1 V
* {5 b9 ^6 @2 Q# Q. z# y' K
7 _7 i+ l. |/ ^$ O
  1. while(fend > 0)- K5 b# B2 B: B+ e* \4 k- U1 R
  2. {, L6 e5 Z3 u! _% H$ V
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));: J/ p) L2 l5 V; [/ B
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    4 F( N% G% a& p* D
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)% N2 ^6 m+ n+ a. M2 x7 o) ~
  6. {. w- m" E# p( L9 T5 U$ M: T
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    1 n: X( M& I) S
  8. picture.fin = 0;
    ; h! {0 U2 g+ m% ?/ \/ w7 A+ t
  9. }' X8 `" M& X1 T( Y
  10. else
    3 x5 H8 J6 S! O. A/ Z. K) q
  11. {
    - |* }/ T- r, K& l7 J4 J) A
  12. picture.length = fend;
    ' k( o9 y2 A# e0 O: K% N+ n6 v
  13. picture.fin = 1;
    . _* }; b) K. e/ S( A7 g( L
  14. }& s. N2 E+ g6 O8 g7 b: K
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);% u3 ?- S% K6 K9 Y4 H" r# G* w
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . R5 @, k  \: K) u/ }
  17. if(sendbytes == -1)
    5 u2 [/ n' f' S# {! `) C
  18. {
    / d4 c4 ~- i+ _* M4 F
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");( a) Y* o: n0 X- \4 [
  20. return -1;& @( _7 c; t* E' |
  21. }2 X! N5 n' |- k& C. t+ c: m
  22. else; ^' h" D- A; z" D; |
  23. {
    0 }0 O! g1 E' ^; M' j
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " @6 ~0 L+ m' r8 n- g- L3 ^+ z
  25. }
    . R/ _1 w" t$ a2 O
  26. }
复制代码

4 [' B& }+ v. x6 w; k& E3 l5 B2 v2 \! l8 B! n, t


- w( l9 l; b+ q9 W; i0 Q
$ c( }8 s/ v' C+ r3 viMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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