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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 0 K9 T% w) v! V: g5 C8 d+ V) m

% N( v" z: y# w' g3 ~5 E; V

! h$ W8 s0 R0 b

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' T9 K0 d  v6 V( U( Q2 O! @: p

2 ~5 y9 i  {- q$ C

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。


" |: ~7 \+ i! H. V1 y

" W/ P6 C/ C5 ^# U2 A/ w3 F; F

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。


    2 g" W. p. r2 P; P$ u; R6 J

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。


& P6 A! h" E: c% n$ a& d一、HTTP网页服务器
4 f' i; {  J8 w/ S! s; Z. \

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)5 e, a; p. _8 t' a+ X& V
  2. {
    # v  s" K. i' D, ?  y# G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;: K  r, R9 _" `" l- B* o5 W
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);: s0 C6 u0 L# t8 ^
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));2 P! H( }* ^; D& W1 d
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    9 I. x% }# d6 ^& g- ^
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);- P/ F0 A8 R8 `" K
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    1 d& o8 Q& b2 T& z# [# S# V
  9.     int ret;# q& L% w0 O& ?1 g
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    % F$ _* X9 d; x0 P) {1 d: \
  11.         {' j0 a: k+ @) w3 r1 l& I6 x
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);# z' Z: S, I" p( K* z
  13.             return -1;
    ! j' J. X" u8 o; e
  14.         }9 I# V+ W. Q7 t$ ?  d
  15.     int on = 1;- K6 J. l; L1 a8 Q( }2 F% o
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 Q, q* Z: m$ N+ x+ ?
  17.     {9 c* ~. |* K& X2 Y
  18.         printf("setsockopt error\n");. ^! p4 M& @0 j; B( D
  19.     }0 p0 I' B$ I1 o1 ]
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);, g* l# z; P( l" y7 a( B
  21.     if(ret == -1)
    ! k  Z: X4 {; {- \  n9 {
  22.     {( P. A+ {$ A2 e3 v& H: t  ~( A
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 U- h7 M7 }: N) t+ ?3 c
  24.             return -1;
    ( ?; L+ d* `9 B% M0 H9 X! Z7 n6 Y4 K3 s+ s
  25.     }, }- [' P9 V' J1 ^3 A' s
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)' W) U( [6 g; k! Q
  27.     {6 M# b6 ~$ ^- u# E  f2 ]
  28.             printf("Listen failed!\n");6 `, {' f8 m. q8 J  T4 Y% Y
  29.             return -1;
    / V, V1 e. U* ~' i4 y3 e5 @
  30.     }
    4 a) L. o, c3 a  J+ N
  31.     return 0;
    " m: y# L, u0 k* c- l/ 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);
    4 m/ l7 D4 x+ H6 v/ D- d
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    7 u) F2 U2 {: X+ c0 H- z# C
  3. {; @0 q6 w* ~. d$ x6 E; D- _5 N
  4. 。。。
    % R# M3 V: z2 [, k8 d
  5. while(1)1 A, R* Y$ Z) O
  6. {
    " r$ S' x7 [- V! g/ ]0 S: A
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ( `& I  z2 @; D+ ~! S8 h5 Y
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");9 v2 t$ z) b1 r( V3 p9 W7 o4 V7 r3 |
  9.     。。。
    + c: r3 W1 w3 [2 Z8 C, c
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + |1 @3 `% s; O; q" P
  11. }) ~. r+ c" q5 W2 J) l- J
  12. 。。。
    8 Z% r& o( l( o2 s5 Z' R8 O. {! I6 J
  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);  m! Y! H6 _- F0 ~, g  x9 D% d1 C
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    9 q7 Y' _" K& ]4 j; v0 t
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;8 y( r; e0 E$ f) A- z* d) O; W3 n
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; L. v$ f) y7 ]2 z7 ]( ~
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    5 Z! ?6 f) O% R0 h# d5 T
  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;# W2 T& O: g$ J& A1 ~
  2. pthread_cond_t pct;
    8 }6 Q8 v( m4 v
  3. int main(int argc, char* argv[])/ Y$ q6 F: H* }1 V9 P
  4. {
    ) u6 j2 g) X) z7 h  d$ H
  5. ...
    - z9 d9 d: U" [6 _7 j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);4 o" J9 E$ {, _  u0 b" _
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    2 c, E) C" j* X" e# p: b. z/ e
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    : [. R+ q6 `! e7 t$ N: p% Y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    # S9 \0 X& H1 a- d# ^' Y$ z
  10. ...! v- e+ ?6 e8 x5 E! ~
  11.     while(1)
    ' T% U5 M  Y  b# `- d
  12.     {
    8 w" Q8 ~  Z: Z9 @. S, `
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);$ J  W( @1 \, c, @) U8 V
  14. ...
    ) n' q, I# W3 D9 }/ ]. d" e
  15.     }
    / i+ B1 c& u( V" N
  16. ...
    % ~3 y% l7 k8 n, l3 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;">
    # `1 `) ?  M6 E/ q
  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 h" g3 l% v5 N1 K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* t, W9 ^" o. y2 C& @9 ~7 y9 A
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \' _/ P- Q. f# n3 e1 I# E
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    : W6 g) I+ R6 W* T: V
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n": m: u/ i( T( `& F0 f- U$ u# \* T
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    5 R' H' z$ i4 d/ B' }( _! ^
  7.     printf("preparing header\n");3 v+ ~/ R0 P  l7 @- v& O) B, C: `
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ( @, M6 F" h1 Q3 z+ ?, a
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ; f% t, Y" \6 A9 w  J% [2 B3 N* b
  10.             STD_HEADER \
    , ?; [0 `1 h3 f; R  ~7 M' @) ]
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % e, z3 n# K) L( U4 |* t
  12.             "\r\n" \6 r* ]$ O  M! x5 S
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + \$ [$ _  w: m5 h
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( k) c- P) ]) c, _7 h
  15.     {4 U( C! j. O! \. P
  16.         free(frame);* }- z" I" G: x! t
  17.         return;- `! W$ \* U4 t1 F4 R- A
  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" \7 f7 u! i: N! v8 @+ G. a
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \7 U! E2 L! q4 {, ?; t
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \) Q; z* `$ ]+ _" I. f
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    & {3 ?' s- j8 Q* ?
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    % D- f2 }1 g' R1 q1 @
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 D' n% H. ]  W9 n, b( W1 m* K
  7.             break;& r7 l2 c+ x. N9 D
  8.         printf("sending frame\n");1 Z$ m8 H9 B. m  S* [
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    . h* N  C. Y# @- }
  10.             break;  E" ~; f2 x' K4 r5 X! p
  11.         printf("sending boundary\n");
    0 T6 W& T1 r; x8 Y- o, t
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      \; x6 b1 q7 C6 Y9 n2 p
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # K7 C, r; T9 c3 R  S1 C' H
  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。

2 ], D6 r! V; G9 V


0 j  v1 w# t# g- [6 j二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
0 [5 c6 G" S' Q, l& W/ H- B2 s
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)- `; Z, p% z4 c" H& \
  2. {
    6 O+ H. d7 A& }6 }% s# e9 p' O5 E
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; O% |/ E! W7 D
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ) D) [( n" g+ ]% `$ d, w  m0 |5 q
  5.     {4 x9 B& U* s% |* \; P+ E; m
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");* O- ?" U) u( x3 j) V5 `7 o% D3 P- c7 r
  7.         return -1;% S1 l& V. v0 w' J
  8.     }" I6 _' Q# q0 v* ?5 E8 m# d  W
  9.     addr->sin_family = AF_INET;, I" a1 u/ s& K3 F: B, |% E& Z% O
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + R8 u$ w( [7 F
  11.     addr->sin_port = htons(port);' h! a1 x& z7 V4 G. K5 S
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);, N9 l+ p3 o; F8 z4 V
  13.     return 0;5 U7 W7 ~- P; o' ^. g, H
  14. }
复制代码
- {2 ?& J* N& e. `/ N  i$ X$ E  e  K* I

0 J0 J6 o$ I+ a4 ?/ H/ l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:' @3 E' ~: T8 X. U# ?
# @+ P+ O) R' P* G4 I
' N" E3 O1 ?3 h" n% C1 _2 E
  1. while(fend > 0)* r% u9 k! @; A4 `
  2. {
    " l0 Q: {( I  }! e/ F
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));. _# }1 n% ^/ L
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);4 C/ z! W$ o  Q3 q' y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)1 u; ~+ u" t/ m% H, [. f
  6. {6 c6 w8 v* H) T" t& @- D
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;; ^8 p. ?( P' k7 C* m4 W: G
  8. picture.fin = 0;" t& y  s6 m2 |  j' W# X$ D7 \
  9. }, ~& r0 c, V# H2 Q; s7 ^3 s
  10. else
    $ C' [1 t( V1 `/ A) c/ W- b% ~
  11. {1 q# H* q" d5 ^& N* P1 s
  12. picture.length = fend;% R/ V6 {& s& ?5 W6 I( u0 l* s+ P
  13. picture.fin = 1;
    5 O" t3 E( S1 F' s2 K, m- b+ v
  14. }+ |# m. I. t2 U5 z/ Z, h- X" }
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);5 w2 p" ?* i  [! S5 }
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / S0 s# x3 w+ B8 G% _
  17. if(sendbytes == -1)
    . c6 q6 h1 v' y2 w3 V2 g* N
  18. {5 I& l/ O' _- T2 x4 D6 _7 G
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");4 [% r% m( t7 j; M
  20. return -1;
    * i% I' y: O0 J
  21. }6 ~& `8 ^( V6 G  ?" Y' ?
  22. else# I6 u: R" H/ ~7 G
  23. {
    / c# |* i/ Q5 l5 _7 V: K
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;/ S# L; Y9 ]' C
  25. }
    9 n" g# q+ w  l% a9 U) ^" p+ ~* S
  26. }
复制代码
4 b3 E$ N: a) I/ e! E  d

$ c- [1 N! A0 |: r- k


' `) y; d  S% m9 A9 U) J' F
/ u6 O, `' k2 d1 HiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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