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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
$ y: n/ X  T$ O& A
. c6 s* w1 r0 {


6 l' w  ?) l8 j

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/ j2 y/ w' t7 @$ M% f
! x+ n( \" u- |* B7 t# Z, 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。

; r' g5 l. c$ q$ N- j6 R7 a


- B+ Y0 t/ X2 {' |0 B4 \% j

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。


    $ ?/ H6 m* u. I: o3 w

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。


# p) r; B& S" k$ \" b) |* ~一、HTTP网页服务器. z1 I. d0 q1 E

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)
    4 C) e0 U- w! m5 ]0 w$ G
  2. {
    3 I; o) ?5 ?, I7 S4 I4 K- P$ G# ~  F
  3.     struct sockaddr_in servaddr;- e  J" }6 V% ~1 B- Z; Z' N3 l
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);9 h7 w* h4 K5 n# `
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ! h) K% @; E& C6 a- P0 k9 o
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;& m' A2 B# l) d
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( e) b+ {! T9 S
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ( O& k$ J" J$ Z- @. g" I1 ~# G
  9.     int ret;2 Y1 L& i7 E7 \! f
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . {$ _; p' E" C( q
  11.         {# |6 L$ r: ~9 U& P1 H% t
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);2 z+ I$ D# k9 l2 {* ]6 J4 o
  13.             return -1;1 c9 D" I8 p9 ?5 v( ^+ f
  14.         }3 V- P' D. n- z9 n/ z
  15.     int on = 1;( b6 y2 y) K5 b4 g! N
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + K0 Q9 d8 ]+ x" Z' m
  17.     {$ p( m5 x* J$ [1 ]3 r
  18.         printf("setsockopt error\n");
    : @; z% E1 n+ a1 f
  19.     }
    5 o' f5 r: [( Z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , y, Y( W0 Y. x2 }
  21.     if(ret == -1)
    - u+ v& |1 w: j. u( p0 Q( z
  22.     {" i. h0 Y8 o- o8 ?3 e% ]
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");& }4 K) e- u/ G$ B# O+ Y
  24.             return -1;' O- T' _' m" T. J
  25.     }# l; k( K* U8 b5 ^6 @
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)( k. U; Y& z9 \# x: R: k$ m
  27.     {
    & C: N1 u6 ^1 J( g/ n
  28.             printf("Listen failed!\n");# A  ^: I- T1 V1 A8 o' u( P
  29.             return -1;& N9 u# x( g  y" N
  30.     }! ~& r! T4 w; x8 Z5 Y5 F
  31.     return 0;
    . R: ]' M+ j- u# e+ Y
  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);
    ( N+ R$ Y# w) k, ]6 Q$ F- b/ W
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    5 a/ a0 r! _) c+ d! I
  3. {% a4 E2 ]. ^' ]' @9 w5 \4 V3 l
  4. 。。。: X1 i* \! |- S2 k! U) x- R
  5. while(1)1 h, s( a- T7 J; \/ s9 n# d
  6. {' W4 x: W/ D1 E3 ^+ o! z) e
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);, i* G  P# O" C7 {! q) w7 m4 Y
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ' a# U& p) C% L6 ^  V# Y& `) o
  9.     。。。
    + S) @1 r* i% c( |
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / z: }. t) ?2 P$ r& L' R5 V! C* d9 J
  11. }$ v! \+ p  n: ?
  12. 。。。  _; z2 e1 x7 V  R1 B
  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);
    - I# N" Z, s( c, T: ~
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    1 A, O4 L& i9 `, j
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . b1 z8 |, k9 p- Z1 ~3 S  n7 \; b
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;2 o: ^8 h9 X* @/ P* T
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
      n0 e- E/ H  t' P! Z+ 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;
    2 I6 q8 F, p% J" f; c
  2. pthread_cond_t pct;
    4 N2 w5 S- k8 j7 `
  3. int main(int argc, char* argv[])
    : k7 U1 Q  J0 l) }$ @
  4. {2 R( e% X4 X! B/ D4 L0 {
  5. ...
    $ s: P" I1 D  h4 p. h
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);  v' I0 ]7 G4 P5 x( l% I) r4 T
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    3 N) E. ~7 N# Z! K
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    + n* h" Y; i3 n- y6 X( `
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    0 @# Y" J$ g8 V
  10. ...
    0 J& |$ n: U* @1 R* Y5 \  a+ V
  11.     while(1)2 c1 N: o9 Y% z4 p8 q
  12.     {( z& @. b3 U9 A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);5 T8 d- a8 t( X0 h) n  Q/ e8 P
  14. ...) g9 P3 _8 ]2 m- P" b- c/ I
  15.     }" g' H3 a9 z5 Q( d0 }
  16. ...& w/ p- x$ I/ |
  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;">$ Q7 J+ E. l( W! c+ Q6 Z4 }! ^/ G
  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" \
    ' I3 z+ U; Y6 t9 `% ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    5 F- y& _' F& M. Y
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ! t; W+ I* K! W0 o/ L
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \$ n, \+ ^( Q; x4 Q
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"( J1 q! W; v& |, M
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"$ U- W6 o1 u) E) Q* t4 h
  7.     printf("preparing header\n");
    3 k4 g0 w3 D3 n+ _0 L- ^
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    , @3 v* }' s" z+ r: s
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \( P9 V# L7 ]- K( E
  10.             STD_HEADER \
    " z" r- B" K' f' |4 B3 W/ W4 d
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \% C  y- M' v  g0 D
  12.             "\r\n" \! X6 V4 m2 T. o- ]; |
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");( v: k( a2 i) G/ B# {2 Y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" K% P" y5 H9 M6 ~6 W/ \
  15.     {. ^' j; c3 w. O; n2 P2 l9 X% y
  16.         free(frame);
    ' W' t  g8 k( T: Y! H
  17.         return;8 D# b0 S: V/ t' A" m1 n2 G
  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" \# X6 T! x) ?& D+ [, J7 n, C1 u
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \( W, H2 A& c9 ~  p7 x! w
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 Z6 p2 q; I( b
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + L3 O6 e1 d3 L6 s1 J3 h7 Z
  5.         printf("sending intemdiate header\n");' ]# V6 p) N% B  b4 g: _2 b
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); C0 ?  S$ F& Q) i8 O5 {& d
  7.             break;; z9 ?: b8 [. W( K2 R! B
  8.         printf("sending frame\n");
    1 V* |  E3 V8 N" |, z4 ]' }) s, W
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    $ Q- H5 P. w% p4 |4 c9 ]5 F
  10.             break;
    0 f% u  y; q) o. q! E3 M
  11.         printf("sending boundary\n");2 J$ j8 M4 S" @0 L. ^
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 Z% D6 r0 z4 f$ K# g
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 F, I5 K; c6 N
  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。


6 N$ {7 [! B6 m5 J) V$ ]5 H

. a8 ]6 J7 A& t; H' i' z
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:! b. A. t$ C& [8 `, |$ I
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    9 B( C% K) t* i1 ]/ a# F. o: Q
  2. {% A3 j  @$ ^! F5 z& O. j
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);9 e8 O+ x! r4 ^" |) v
  4.     if(*socket_found == (~0)); v# M# w3 f/ y& p
  5.     {$ D0 `- ]/ P2 x! V0 j
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");7 r# l1 l" K& K' S+ G* e
  7.         return -1;
    - v& W+ s4 W$ X$ O, }# X
  8.     }
    * C# O( ^6 S4 U: E
  9.     addr->sin_family = AF_INET;3 l4 z/ h  ^; s, z  Q" f" E" N$ @
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , \7 E  e4 H' ]7 L0 Z# @8 k
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    + V  F( W9 d* i1 t4 p# a9 N
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ M: l5 o7 G& b+ B# l
  13.     return 0;* c) \: H2 ~- r* C; S
  14. }
复制代码
3 B4 t3 C& t: K2 A( X0 O
# o; N- q5 c2 c) U. [: b+ N
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:
# Z% v4 o5 E) _
4 g$ w3 s! @$ d, y' z: l+ d. v1 M" j% Y! T8 F& A6 q# W2 E7 r
  1. while(fend > 0); P  _" L3 e$ B! K# ]" M! g
  2. {
    1 _8 a+ w( U8 _( |  _0 ?# j
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));9 s8 @6 Q/ O$ @6 n( L
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);' P- H9 ~. v2 Z5 T
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    + x2 ]0 j/ J0 I8 g: T, `
  6. {7 A1 U5 W0 u' g5 e
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;! h* M' D9 P9 _
  8. picture.fin = 0;) t7 u4 H" W0 \# p7 o, W
  9. }) i$ U2 G: {& |0 h- N, P" H
  10. else% L  b: I4 z3 c
  11. {5 g' j& d: V! {- c
  12. picture.length = fend;2 `$ R, z+ z7 J3 N8 }
  13. picture.fin = 1;) ^$ X5 F7 P( O# x1 q1 H: ~
  14. }$ a# u) n  Q5 j3 B( f) K
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 q" P' m# l+ a
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);, G/ u8 H% n, v- k! k, s4 {
  17. if(sendbytes == -1)3 ]2 s4 c& k7 Z! a3 E6 T
  18. {
    % e0 s/ {, D8 i9 L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");: k) f1 V% N% w7 P
  20. return -1;/ T* W) i# ?9 P5 k
  21. }& ~- f* W  Y8 m+ M0 c5 F. d" A0 i" l
  22. else( \9 v. U( _- g& g6 Y, p
  23. {: e" R2 ]% y) z3 J
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;- Y4 }. p. T3 `& H; p; S
  25. }3 }1 S; k, q% S6 I2 b
  26. }
复制代码

; {# {7 ?9 ^" s6 O0 g; J9 p$ n' [% {6 ]* j" t6 _


- D0 a3 X7 N! d7 d
, S& `4 `& \$ L+ QiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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