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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 z+ U) v$ y' Y3 U- g; l
: S& X1 M0 L2 b  c9 t

& }: y0 A0 Y8 M5 C, Q' f1 ?5 F' L. Y

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
, ?3 d. s& E5 t0 ^! m( E
. I4 t& K1 g7 v' p5 s0 U9 u

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。


+ H0 M) i7 E2 j6 P6 `6 [+ g) @0 K/ J

1 @) w1 }( _7 q% F4 P

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。


    ' ?7 ?2 d$ K0 [

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 M5 K/ H$ W2 T一、HTTP网页服务器
! E2 W# H/ ~4 O

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)8 I4 c+ p! Z  B5 w! s2 r( t
  2. {! v3 h1 u. f7 D% v
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ( l" v$ e& k* n; k3 e: _
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);) l+ B' `& {" q9 Z5 t% x) |) h
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));; j) Z/ {5 w4 I3 k
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    3 a$ C! d  n. f* }) Y( U
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# Q- z' }% I2 V/ t! T  G# b6 ~+ K
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);' n" K% u: I" g9 N6 L' N6 \4 G% A
  9.     int ret;
    7 N+ f) X# e# R, H$ O* o
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)2 u' v' |/ e/ t% H9 _) k5 p# B
  11.         {2 E' j1 f7 Z& q  a* Z! |9 Q
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . H0 ^' ?4 j, t' T
  13.             return -1;
    ! n$ u' ?" f. G; N
  14.         }1 v2 g0 t' b6 Y+ |$ I: ]0 x
  15.     int on = 1;' a$ T$ h7 n7 k2 @# T# y+ o4 t2 @
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; p) D- g! l/ o) ~
  17.     {4 k+ h0 D: Z2 P5 }
  18.         printf("setsockopt error\n");
    $ h8 E8 e$ O' @6 G" q. Z  _; N
  19.     }
    - v: t1 C4 |. `. O, ~' _
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % J9 R" P  {* K' `0 [. @) D% D
  21.     if(ret == -1)
    5 P1 }- d" y, U% F& f/ j% |
  22.     {0 X6 l! x0 {0 F1 g, i2 M1 A
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 x/ \  d$ ~5 f4 B- T
  24.             return -1;1 ]& I! G6 q7 z! w
  25.     }
    $ V1 Q# K) I2 q  F0 S
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . ?3 r% ~* f- ^
  27.     {
    - ~4 y4 h" X$ V
  28.             printf("Listen failed!\n");
    3 u6 W! ?* C) ~& z- S+ P0 |0 H6 o
  29.             return -1;
    , o+ _* L( Y1 O" d  f* T% f3 m& ?# Y
  30.     }
    # D. s* ^. C$ H" k4 D. @
  31.     return 0;* N2 H/ b9 D! b$ |& 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);# f8 F7 X; T. U+ B; g, e9 C
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    5 h0 V- t1 {3 m9 U) b
  3. {: a3 W- D9 E, _3 Z& R5 d
  4. 。。。
    ( I: J; Q  C( W' Q4 Y6 j
  5. while(1)8 e; C6 A* C2 u8 y2 S" o$ M& E
  6. {
    / C* u. H4 ~6 P) [: r8 t7 Q
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);: w7 y4 V0 o# d- I2 F" w5 d  }
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");0 k+ ~" j! ~- m
  9.     。。。
    * i( {+ w2 y) p% Y$ D0 p1 n+ ]
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + a' v8 e( G3 i7 x# V
  11. }" V4 m" q2 @0 g6 E
  12. 。。。  q9 M$ I7 ]7 h" s4 _7 `
  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);
    : `" p4 M% o& o/ R" h9 G
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;% D7 V6 I5 D. s* y6 g- M3 S$ ^9 b0 N
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
      u; }# X& M! `
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . R, I/ }) ^1 W& T& d
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);' n5 N! M  L! s" _2 \( x
  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;
      s/ B8 x' p$ l8 c9 {, k" r
  2. pthread_cond_t pct;/ t$ w% ?' ~* f
  3. int main(int argc, char* argv[])$ {$ G- t* H# ~$ |" k2 t8 E1 N0 @
  4. {
    4 m% Y; ]7 q7 f4 U6 S5 v- ?
  5. ...  W! v- h, o) M% z! ]* z) o; T3 f
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    1 n8 _) t! h# F( @/ y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);8 V/ ?7 D" b  k/ l3 @. @
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    4 V. d! v; [# V6 l1 f+ c9 S
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);9 X& s. u9 V- m" D
  10. ...
    6 `5 k5 m+ |; G4 F/ e) d1 c
  11.     while(1)
    " c; d. A! Y" t5 N3 r  _  c
  12.     {& h; }: a3 T  W% X+ g
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);; g6 P  ^: o2 s( R/ z) q/ }4 q/ ^
  14. ...
    - W+ u' F# p9 E) W
  15.     }' e+ i5 L& o0 D
  16. ...
    * e7 Q# k' C5 r. s0 W
  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;">
      c- T' K+ s( L2 h
  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" \
    ! l1 x: ^& p) z+ k5 [1 I1 `4 K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \( `1 z. @* E; c/ l
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    * ~( u" u2 B" w& t
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    7 }- Z1 w& P5 F- p
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    , k1 T$ |& e8 q- L( o7 T5 H$ }
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross": _6 s7 v: _$ Y  {
  7.     printf("preparing header\n");
    : Z4 m# a5 Y, Q. z4 p. A
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, k5 U3 ~; b4 h& T" h
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \/ ]) R8 F* q& D3 m
  10.             STD_HEADER \' ^3 J/ J$ F- U) X6 l8 A
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * R3 y# T; _6 P3 h, ^
  12.             "\r\n" \3 W) v4 d! F% k$ R7 P5 K3 S
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");0 d1 T( m& I+ k, {. [- P
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- v6 i  Y5 z7 V+ ?7 \: P  M- P
  15.     {# Y% L+ u% s4 V' J4 a+ U
  16.         free(frame);
    8 g: M% @8 T4 @
  17.         return;* a$ F9 M0 U8 c% V" M5 k
  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" \
    # k" T1 n( g" Y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \4 M$ p9 f/ t( G5 J' ~2 s
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \& V! N; o% D7 l6 O. ^
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    . L6 j8 S- W) S, r, ^, k
  5.         printf("sending intemdiate header\n");( m7 p, P# u* E, T) W' l% A6 z
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & l% W$ N! l5 s! W  e, ?
  7.             break;& E, E; ^- x+ E0 N# n0 r- e
  8.         printf("sending frame\n");0 m, z1 [2 ]: c: ^9 J/ u5 X
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0), h4 m; I4 c/ F
  10.             break;
    + T7 x- e" m! u+ b& |" b
  11.         printf("sending boundary\n");7 S3 a/ h7 z+ U+ w) u/ J4 g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % D+ X6 C0 A+ m' \4 |+ t; q
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% H. ~# Z4 n& T( ]! E# r  q
  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。

+ c1 s, N9 q1 v: |


; M) X# n* o( j0 ^! a8 H9 N* h二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:& V  C! c6 q; A
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    9 }( z: b3 `- s4 b" [
  2. {" M& x/ S) F2 }0 ]3 \7 a" T9 C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    + o. p- y4 o3 j+ P  {% G4 I& U
  4.     if(*socket_found == (~0))3 K$ ]" i% q  {! i8 f
  5.     {5 ]' \+ o! v4 n* m9 P* K" C5 b, [
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    # ^" t6 G; N! A" K3 A- t5 ~
  7.         return -1;
    / ]! L! r$ y( Y; e' V
  8.     }6 L) |/ v$ h2 [5 T8 X+ {
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + _8 w; ~# C8 B2 K& `$ m% a6 H9 l
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      J$ m. y( J% [1 |. T
  11.     addr->sin_port = htons(port);* I. Q0 l, w$ M
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);- k2 P& V* W9 g6 Y* i, I3 M! l- w9 |
  13.     return 0;- h7 v% ~3 X: S4 S6 m( t6 \
  14. }
复制代码
6 b6 i3 D" ^' T/ t7 F0 S2 M% U$ r

2 w; j+ c' {5 x" A' n, S' ]9 Z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 }9 d8 p* F; ]/ U# `2 v! F% v

% k" }  L# {/ w: Y. E  R7 \1 j4 Q1 s' e& b* W- c0 h1 M' e$ j) o
  1. while(fend > 0)# G( `" _/ o1 C1 v
  2. {; {5 l' t/ a# I( B/ l% K
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    6 c7 u/ L' Z  ~
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);* V" M# b7 ~6 @6 V9 d7 X
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    2 R4 S- X$ D% r1 B
  6. {
    4 o4 e5 R0 v: k6 v% m+ v8 I5 [" T" l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    1 @% G) W* s* y. y' J
  8. picture.fin = 0;" A& C* {& i1 i4 m6 a
  9. }$ N" [- o) |! ?) v
  10. else
    9 L- M, @) n% P# Z2 z, e8 T
  11. {
    8 Y  L; g2 p  B7 u3 c) F! Q
  12. picture.length = fend;0 w+ i7 F( V% J* C7 w
  13. picture.fin = 1;
      r' K) M1 V$ [
  14. }
    - x0 H; c% E5 `; }  L  \
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & u8 O, S# V7 Z3 H8 h
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);: Q6 n! d  U+ q% C6 P( u
  17. if(sendbytes == -1)
    8 a) ]2 d$ I! i3 `  c& ?3 w
  18. {5 q# w) i; I5 l2 Q/ c9 Q4 |
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + a5 B  R4 T& u( }
  20. return -1;
    ' O0 U6 W5 H4 T# d9 F& W, i
  21. }) S6 b0 I% p4 W0 c
  22. else
    3 T$ k2 M- ?& X* X
  23. {5 J, q1 S: b2 d' i" z8 N
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;7 @5 r5 L7 d+ P: B) _  @# X+ [
  25. }! r, u0 |7 R$ ?
  26. }
复制代码

8 ^5 e$ q. A, e- T+ i, x
$ m* R) d$ G3 C$ ^


1 T( ^1 T( @+ K, o7 F
! K2 |  G  |" o% R! t! v& N3 WiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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