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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 3 f$ v) x+ N# G1 R+ Z& |9 A
* `8 m1 D3 J* E$ ^% V- r5 h/ O+ J


2 u; @5 `/ c' V0 b/ {2 N) z2 Q6 ?

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.html6 k7 b/ t" w8 e. v' a( I4 a
6 w2 V  s5 Z0 V

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。

$ U9 `, ]" g7 j& a6 ]- Z" k

5 t( Y; V# ?, v4 o1 O

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。

    & k$ L  ?; v3 i. |+ B3 T8 L

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。


( ^! r, Z+ _9 W% _: e一、HTTP网页服务器; Y' H( H4 @2 l& f7 r' e: X3 ^) y

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). a$ w& k$ m9 y7 {' U! o3 n; _9 X
  2. {& W2 I+ C$ w$ ^. \% m
  3.     struct sockaddr_in servaddr;% I; L7 H' L- _
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
      p4 s4 z) m& `) Q- _
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    * T6 p- m  ^4 B9 h4 m* i
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    , @) g* |* I  O
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ y/ c: f( W( y3 w& n; v0 a
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);$ ~- \0 ]. |8 C7 W' ]' K7 h
  9.     int ret;( h2 A5 K2 h2 l5 \. K. W4 u
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)* R2 M9 }1 D) b7 e& k" S
  11.         {# F4 h. b, z1 z
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 M! m/ h6 v; ?+ k, Y5 m  [3 a
  13.             return -1;
    5 N" o% C% t3 V! J: }/ G- n
  14.         }
    3 t; h  {7 T8 E9 q5 \, `' z
  15.     int on = 1;  j" W' k3 ]/ p- H: ]
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0). p8 S4 y% H* D- |' {( t6 B+ p
  17.     {$ Z3 W2 Y4 D* K; W7 q) G4 X
  18.         printf("setsockopt error\n");2 V0 s& ]- Y; {3 `, W
  19.     }* J, T8 S. j" r3 m
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);& R# n& b* @1 b: s& B. [
  21.     if(ret == -1)
    6 Y2 b, z3 K/ q. ^3 E8 _
  22.     {
    + h! d" b0 t6 J7 S
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");  Q! L' U: a' z1 p  A+ }
  24.             return -1;: J  O" M$ f" B$ O- v4 k2 ?
  25.     }- ]" p! U( o: U- E
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & ?6 Y4 R0 k9 G/ g
  27.     {
    ' l) z; e( z1 R- E+ N  c) I, }
  28.             printf("Listen failed!\n");
    * V% l# q- X# S4 d
  29.             return -1;
    * h4 J8 Y1 W: J: p
  30.     }
    0 X3 k# W7 f/ L  Z
  31.     return 0;& y2 h$ y& P- c5 @
  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);' b% R7 ~- Y* n6 U) Q% c; b
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)0 i1 D2 J$ q! D) h$ z, D% M
  3. {
    $ `% M9 s: E' {4 S  t( E; V+ G) f2 B
  4. 。。。
    ) n6 j( `6 T% L- G/ B! s0 l8 B
  5. while(1)
    ) J& D" t5 V& w
  6. {& P+ f* x0 V/ a0 Y( S- w( d
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    / A4 U2 v0 o& l: b
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");( v: n# j2 `' y! Q0 c8 Z
  9.     。。。& N/ P7 r! C1 v' f
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) x' v  V5 E# Y& H, K) c
  11. }0 J4 ^6 w% B" a( X  a
  12. 。。。
    7 b4 Y3 J7 D8 U5 _/ N
  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);
    . z% m# K6 D( K* R7 S
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;' A: Q: Q" L  n) B2 q- V
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . k4 l9 h2 M' u" \! j% o
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    : d0 s+ m- c: T& N; ^- k3 J: N, T
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 }! l, @. g$ g1 u4 D) c
  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;' B* e) E) y, }$ ?: O
  2. pthread_cond_t pct;
    ( P. E) ?9 n$ }. R4 w8 h! R6 Q
  3. int main(int argc, char* argv[])
    . J! d$ I5 S, O& ?1 y! r
  4. {
    ( g* Z3 C* j8 v+ q, m6 z  l+ H$ Z
  5. ...
    ' Y' k/ b7 d# F: N+ n6 y8 Z+ c9 ]
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);% @: d! q$ I/ Z7 u
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);2 T* E  ^4 r0 A6 L1 a; ]
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);( r2 h7 W# M7 j) s2 c
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    % |; D+ W4 R2 t' D) _
  10. ...
    / ]3 @; J4 v* G, r1 l* e9 @
  11.     while(1)
    % Z2 A1 p2 y7 t1 t
  12.     {8 l3 U, B- i, p% `6 k* B3 X2 Y
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! l( z% }0 r" O
  14. ...! _: {4 E+ b5 u5 b4 ?) B+ e) H% B) f
  15.     }3 L7 L. j2 i' p3 e, C0 l
  16. ...6 S2 a* t, }% l0 d3 Q8 `
  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;">
    * d4 K& Y9 j) O7 D& b5 n
  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" \
    ; z( o: o/ V' x
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \/ n; ^8 z, a2 e' a( s
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    * }) ~" I, r; s, a: `( J
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    . h# I) r! J4 v0 p: q: Z0 |8 J
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    7 \' p/ w7 a1 m, y/ d
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ) ^( ^6 z. G/ W, H$ }9 H; F% K
  7.     printf("preparing header\n");8 ]: k; M5 x* ]- f# H
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, d3 F. X+ {" d2 |; r& s! ~# `
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    5 D5 H1 [8 h0 w. n& R
  10.             STD_HEADER \
    * E3 c& Q* }  O$ D$ t/ S: U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \$ V: ?& {' G- @1 {1 n, ?
  12.             "\r\n" \8 Q+ J7 r+ E: @3 m
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ]  c' `% U7 t" X
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 \# [% }5 f" p! C' I1 g
  15.     {/ _7 h7 e! j5 c. l8 c
  16.         free(frame);3 Z3 @1 k3 z" O7 O" ?7 Q" V
  17.         return;9 n/ u0 V, q2 a/ p4 Q* k9 r, s8 s
  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" \+ U( f: @; r: J6 Q. O- @$ }
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : T$ c! W' p. A  F. U
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    - R8 Z" M# C9 i
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);0 k& R! b+ \" `7 m
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    0 L% |9 a& u$ s: A
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ K3 B( q4 e6 k
  7.             break;
    0 c* H, n$ N+ M" y
  8.         printf("sending frame\n");, R0 i+ a0 ~% |2 o' n  n* R* ?1 v9 d
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    / w9 k! S3 u: e  S+ ]: F5 ^
  10.             break;" p5 r; b8 T2 k, J5 G0 _8 F+ E- Z
  11.         printf("sending boundary\n");
    9 I7 A4 G: C' @( {: u
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & ]$ e% _9 e; t# @( e
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / S" ~+ y" H' y' n3 W: z, b
  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。


. H; ^: `+ e* K0 c

* W, q" g) T2 k" a- }/ A1 c
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
3 A3 x  N; A* M1 o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    , n  F1 U4 }9 d4 ~
  2. {
    + v4 j$ e0 H3 c  J7 j
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% [6 i) ^3 p6 b" d7 f6 \' @5 v
  4.     if(*socket_found == (~0))
    2 l. n1 Y' z7 `! y+ l
  5.     {4 d3 Z1 y! v: V+ A4 T
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");3 \& ^. y$ l& w
  7.         return -1;
    / i' {1 `/ |! j/ P6 O
  8.     }
    ; ?- J: r1 ~- q9 C( W
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    5 @& C3 O* ~1 ^! F2 ]# D* d/ c- x
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' K; k/ C6 o4 @* Z8 g& j
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 L1 t5 s3 g2 S3 S( g2 N/ {
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 k" o! V# e5 }' K
  13.     return 0;' Q4 G( L5 H% ], D0 O4 |
  14. }
复制代码
8 v" i) W% Z8 k% X, g

1 R& t" z8 C- }  b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:
. G# e9 K5 h! b. T; m
& R2 i6 E: ]2 {* q" |
9 s/ d5 @; g4 s! }
  1. while(fend > 0)
    & m, d3 S7 }: s7 D6 e. M
  2. {; ]. d& X+ @6 }, r
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));4 j3 o. A1 S. A+ Q. y8 {1 V
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    7 n: h" H  L, J0 ]7 Q9 n
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ; C3 S2 A/ F& b$ Z
  6. {
    # C" D5 C5 o! s) D3 h" e% S
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;8 F- N/ c: W5 L. I6 O; ?
  8. picture.fin = 0;1 p+ ~6 V% W6 t* V0 Q
  9. }2 `; x) R- Z+ T
  10. else
    - m7 d4 N- u) m2 H' o, K
  11. {% k" D3 W; S# H% t8 k" D8 ^
  12. picture.length = fend;
    ; y8 [0 Q. O  `+ b5 A+ C5 T; \
  13. picture.fin = 1;
    7 r/ }5 x# u0 l
  14. }" B+ ~6 R8 h0 h+ d: |+ i4 m) s
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' l$ V! M$ n$ w0 P" ?
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);6 j  K! n! R6 }8 s/ \% L, ^# `
  17. if(sendbytes == -1)
    1 P! e1 K& X2 a& k, ?- I
  18. {
    * p) ~, K7 g/ [8 d( i4 |7 M% K
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");- p5 v' I, w$ p  D3 s4 u- W" g
  20. return -1;
    # D5 P! E; `& G. V
  21. }
    ! N( i7 L! u+ W1 P
  22. else3 X, G( T  m3 n3 j% Q9 G& h
  23. {
    ( G+ y: S& @: Q( ]6 e. B
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , d+ a; N7 J4 y/ x7 }
  25. }5 g0 H( @( T; [/ }$ b
  26. }
复制代码

/ G. o% S1 I  p% r
+ F8 j0 \( [5 ]1 L: O

( b- k; R9 j$ b5 R3 f" ~
1 x" S( Y) k$ _6 N4 b5 u. @  K& y
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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