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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 + ^* K6 `7 h: m$ X+ z* C

: f  V( y; u* ]( `" d$ d


" J  b7 b. L  X$ ]( ?2 {/ [

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.html8 ?! f$ W8 ?$ y
1 |0 V7 E4 r) c6 f3 r* |

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。

, k/ ^, V' N2 F! w( K5 Y

% @4 e4 e3 _+ L) r0 ?

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。

    " Q, D# R/ ~1 ~5 G! ?, B8 E

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。


8 Q/ \  M5 p5 u. A; {: p一、HTTP网页服务器
; B) N9 v& x* I, P

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 N4 n% P$ M  `- c2 @' g
  2. {
    ) b0 w" B( m5 `$ }& x& B5 X
  3.     struct sockaddr_in servaddr;2 j0 N6 ~" Z; f- g1 n
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);, C) u$ u! |5 F3 R
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , G; h4 \8 ^1 w/ ^+ _9 X  |
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;- i! s3 S8 _: M0 r
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( G; ^6 h5 @: C! R
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    2 \- M& g1 b; |5 n4 b! Z/ {. |5 y
  9.     int ret;
      u: `4 o+ W% ]
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ' L+ X) `3 A, l) K6 H
  11.         {
    ; J  b& z/ s' R  a( C1 w$ q
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);' t, N! J( L  T
  13.             return -1;' Q4 n/ F/ y( n; n
  14.         }: F8 c# K6 l& L0 F  p
  15.     int on = 1;+ o. f) q! [; y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0); G6 u2 i) c( [9 y
  17.     {
    / Z* r$ x0 A" y& F) S+ \
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % M. n" W. Y: \3 k3 {
  19.     }
    8 Q! d4 n  R0 B; A
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 X% T4 E8 u  k7 z& Q% {
  21.     if(ret == -1)% |# h: o2 C. k$ B
  22.     {
    # K  o4 k4 I! z: \- e# @3 c
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 ~1 v1 o& o4 X0 w5 ?
  24.             return -1;
    ! Z- I5 _+ H0 X# z2 X# }
  25.     }) |7 S2 r" g3 P' q! q4 ]* s
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)( c" ]; n$ Q: }' g# ~2 m
  27.     {
    / T  X6 F( `4 E3 ~* n
  28.             printf("Listen failed!\n");8 \. O# e* M$ d+ C) E5 i: {  {
  29.             return -1;
    - Z8 }3 F, M7 Z) g9 A$ h4 a
  30.     }
    9 v$ i; a: D! e6 ~: C
  31.     return 0;
    * P+ \' v4 _# X' j
  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);
    . Y: G: p* @* {/ E- h
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    , y. h, P: d6 U
  3. {$ Y$ [5 z9 W; b2 o( j/ L
  4. 。。。# c; w: z1 X" y1 p/ v. d/ N
  5. while(1), C( b) N! u) a% ]- b/ R
  6. {
    " v  M6 q9 @, |; V
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    % W" T0 X5 Q5 K- ]4 k
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    * e. D% k4 R2 U
  9.     。。。
    & c5 y1 P3 j# V2 ~6 k7 S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " G+ o) h, j/ Q! b& Q- i
  11. }- e' V. ]' p* k7 v8 f; O$ h3 J
  12. 。。。# ~$ M3 Z& |- f9 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);- c7 G9 A! h4 B- ?+ d, W
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    - g7 ?7 |5 k( V. g9 _0 s
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;  U0 v* t8 Q2 ^- ?8 T+ m
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;$ Q2 j; w0 j. {! S( J7 V
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 Z2 {( t0 J% @& V! D6 R( u
  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;" N4 o0 b. r4 p+ ~
  2. pthread_cond_t pct;% C1 O$ M" h8 r! D4 S) }1 S
  3. int main(int argc, char* argv[])$ |! P7 ^1 @2 X2 G- ^8 e
  4. {
      {5 g& ], i' ]8 a5 H
  5. ...
    5 |# X9 Q. s! G( s8 H$ N
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    6 h4 d' P. Q1 E2 w
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    " U: P) V" `* \1 K% o1 H
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);2 r! J) d7 n  e( O6 I7 {6 v
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    7 c6 x% b# Y: E
  10. ...
    0 s, N) M& a2 |# `
  11.     while(1)
    7 a0 v! n7 X( h7 a' b, I2 A4 {
  12.     {( M; R% l2 |; x5 m
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);0 G7 O  w* A6 g3 s( K
  14. ...0 S% C- l$ a& D/ n# X
  15.     }
    ! z+ I& C4 y: i
  16. ...; X$ ~! W& Y! Z# M; M+ a
  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;">5 `, G* H2 A6 N0 O
  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" \
    & x, O5 c, A0 i! ~2 e3 r* K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* P+ i7 J* D% f
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    0 d% x7 d4 j- C! v/ |
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    0 h3 ]5 |" s; h: C; j+ @
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"5 g$ p6 L* n1 i  R  u5 T7 E
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"2 M6 Z# n' d8 m# i5 D4 u& J
  7.     printf("preparing header\n");- e# @5 r+ k" V, p! C  B" J8 |1 ~
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \) q6 k" g4 i% q! q' @& j, x
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    7 r8 ]' w2 A8 W" ^2 u1 b
  10.             STD_HEADER \% O0 B" ^' o0 L% r2 z
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \3 w6 R$ g1 ?1 K% N; L. I* k
  12.             "\r\n" \
    % C; p* h: m, ~+ H" \' o' H
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");& Q% v0 [* g( `- i
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 y1 V5 i! d. Y  C3 ]/ {4 d
  15.     {5 N' L+ C3 {' \
  16.         free(frame);
    , T, @* E: V% ^/ s
  17.         return;( s: i% v5 H, k* t& f& 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" \
    8 E5 U6 d6 L& s5 B* r
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : S  C* X( [3 b7 |! L0 T: Q/ H
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    9 e9 C8 G4 G8 n( W/ |
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);0 Q* I2 I: b3 E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");5 b5 G- G  C  S! b3 W6 A
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 L: l3 d- d8 w- O# W
  7.             break;
    + |) G- M! ?3 F; r+ Q% Y; A4 V  L
  8.         printf("sending frame\n");
    % O+ ~) @7 I; K" C. T
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)$ A. O$ I4 ?& R" ~& a5 c
  10.             break;
    1 \6 B% C7 k- G' H3 P; q  E% P
  11.         printf("sending boundary\n");
    + Q: X8 J& V5 [1 j8 N
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");# F) r: i7 k4 V3 y4 D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( s: a5 m) l6 F. ]8 `6 |
  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。


. @4 [+ {) _2 s; {


7 h) _0 ~+ ]- R0 E) }2 e二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
: Z: f2 ~# n% w8 e% \
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)# f! k; A, ]9 u  |1 p$ \; [% Q
  2. {
    2 Y, Z) a. _! h, r
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    - E0 X$ R1 z0 T4 T2 G( `4 m
  4.     if(*socket_found == (~0))
    1 ^, J$ z/ r9 S. X
  5.     {
    ( o( M, G+ L; ^
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");4 s& y9 u; z* _
  7.         return -1;
    , B5 g& `; X) j# V
  8.     }
    : E2 i# }8 P+ ?- K
  9.     addr->sin_family = AF_INET;& I5 t; O' W( \2 z! l* z5 v
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* c6 ^# X: |  Z' D
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' l2 O  L3 ]  g' G& Y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);7 M9 e8 |- y- E& y9 U7 v5 F/ n& W, ?
  13.     return 0;3 b6 e+ x7 A' M; H6 T5 T
  14. }
复制代码
  I0 F, X, g: i  o' J* Z6 S' ^
5 f% A- u0 |% G7 M" i
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:! k( Q4 a1 j. l8 j

. P6 I5 ?4 I, ^6 j* n
( j; P, b2 O6 a$ Y
  1. while(fend > 0)
    : G! ~" G& I$ r8 a6 {  Q
  2. {
    0 B  Y; K  w0 j4 J
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));+ R# y5 p) J, }- ]: g, N9 m
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);0 g2 g; ]* L" Q1 q1 M
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    $ s5 ?5 _! T. I, o+ o" @% ~
  6. {6 Q7 v; v3 L) Q
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;+ j/ w5 Z( V, w; ]% l
  8. picture.fin = 0;3 C. b9 C) _$ N$ `
  9. }$ _# _' G1 V3 d( h8 \% r
  10. else+ M' [6 W6 `6 n" b( n
  11. {$ o, q) T7 f  D3 f# O
  12. picture.length = fend;$ j: |. t" d/ ^: |# p% _
  13. picture.fin = 1;7 e- ^! i; {2 {( ]9 h
  14. }
    - w9 R! H  r) k; e. p8 z
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);2 a  B$ B" ?3 s, q2 E0 ?
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);$ k$ V9 N) j9 Z& [
  17. if(sendbytes == -1)0 S, i' {# l0 C% n" I# ]+ ^
  18. {
    , }' n. h& l% O0 W2 D; D
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' o& n6 p( }4 @
  20. return -1;
    ! A& V0 Y/ F/ o5 }0 h/ D7 p8 W
  21. }7 M% y* E$ h4 Z; j
  22. else% n5 K* O' a9 `' r2 S
  23. {
    % E3 W- H9 t  v5 f- g. {
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;8 W* X8 ~) K* e* c; ]
  25. }" Q! y) r: D3 ]
  26. }
复制代码

$ y$ J  x9 ^4 d+ K% Q. H' r4 h( _6 l: V- G: t* x! f& e


+ ]" z) P5 N  U9 f
% c6 E# i  a0 RiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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