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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
* _  N- g( w6 V* X2 v6 }& r, |* S6 t* o5 `& u, W8 _" l


. a7 N5 j  ]0 X6 A

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
% R4 w- }/ ~/ ]  d8 h3 @. e$ b) K  ?8 J4 Q; \

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。

# ]% v3 G9 X3 f1 z3 T9 J0 [


, e! t4 Q7 D" k$ x

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。


    4 h5 ^  R& `4 q8 e' t

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。


. V% G5 D# b5 E2 r. r+ @) r一、HTTP网页服务器
5 |- f/ A7 }, i. x; T' a$ o/ 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)  v! S- I! M, Y
  2. {% k  w/ z: k0 M0 l
  3.     struct sockaddr_in servaddr;  j5 M& l0 O; O+ Y" X
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);) d) \6 u  \, ?: i. O
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    - v5 b9 A) C5 x* a  d8 G! A
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;$ e4 r% v3 l1 h1 Q4 {  j5 A
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & s) i9 e+ s* g, n6 H* i) k
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    + i4 R- P( Y/ m% A0 A8 m) o1 v
  9.     int ret;; x" g$ g7 G) x' @5 h* Z5 ?1 @5 I
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)0 N8 U7 H- R& x
  11.         {8 o# \" W# s0 [$ {! [, @
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 S  _0 R% u/ c9 ]: ?. P' t8 \3 v9 M& y
  13.             return -1;
    3 q4 B' w9 i* Y* P/ N
  14.         }* e4 a% f# S3 {" c' [4 X, `  i
  15.     int on = 1;
    : J* a) `) ^1 B8 l- A8 l3 e
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)! b0 R7 }% r; @
  17.     {- O+ Q1 N/ K" P! a
  18.         printf("setsockopt error\n");
    1 w7 O, N+ Q' S/ j6 ?& u/ @6 ^
  19.     }
    5 {, Z' }. V1 r. k7 z# o  z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + L2 {: A1 E/ V$ X) R; ^' k3 E: k
  21.     if(ret == -1)
    # |8 d% o: }- l/ u
  22.     {) n9 V+ W) m5 c2 i  G% u) i
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % G8 v" ~% w3 C3 p
  24.             return -1;; _) Q4 p1 a" ]7 i- E9 ~
  25.     }
    , q! U" |- Z3 V
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)$ }! \/ P6 b3 u/ X: M. A3 `' c  c% @
  27.     {
    7 [" v! L: x+ M
  28.             printf("Listen failed!\n");* n1 G9 m' t( U6 F0 _3 I1 V
  29.             return -1;
    9 R* {; D/ g' G* A
  30.     }1 H/ S7 Z9 [8 B
  31.     return 0;
    # ]3 T7 r: l  V* G8 h
  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);# J/ L( I% ^! I# W
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 i7 t3 {. Q% C8 F. V& ^5 W# r
  3. {, K$ a1 b: z) f, |
  4. 。。。7 y! B5 a$ x, z* V1 B
  5. while(1)* x. w$ t" G- ~2 a- \# L' l" k
  6. {
    7 s5 x5 R' @  r
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);' i* {! {* c' t% v$ }& f
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");/ K! w3 ]$ Y# s* c& k! J
  9.     。。。
    8 q+ X0 w' k1 \* I0 V. L3 y& [+ M# J
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " j7 y) Q4 D: p! |9 K2 I
  11. }8 _# R& S' ^8 e: Q: \
  12. 。。。2 I; K, F2 @8 d  k
  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);3 K0 g+ @2 |- M! y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    $ v/ d# O2 v8 c9 s' A
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;# w1 {& p% J6 j( d2 X
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    % o' O) m/ j* N6 I5 p
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);  l3 x8 M3 v$ a" @* 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;$ _; r/ D0 e% w5 k! |/ s: M
  2. pthread_cond_t pct;1 h2 W* z, k2 B7 c* F# ?
  3. int main(int argc, char* argv[])/ j0 B% \# F. M! }3 ^( i9 q; t
  4. {
    , I; d' u3 g) o! T1 _3 T2 B2 D
  5. ...: V1 \! H& p5 c1 R; [
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . ~+ X' R% }; ~& K5 C; `
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);- U* E" Y: P' Q. W# W
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    / r) \; x0 h& I7 z& P/ i. y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    # G. S" Z2 g/ E0 I9 _/ u0 U
  10. ...
    2 [5 B6 T2 e0 m7 U. E) b
  11.     while(1)
    ' W2 K) t' {8 c8 g# ]
  12.     {! I4 L; g5 s% G6 s7 Q
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);- b5 S2 L5 y3 T8 ^* S7 ~7 }$ q
  14. ...4 A" f% I! m" J  i1 V0 r
  15.     }
    ; E% y3 v+ l2 |4 x7 A% C% `
  16. ...
    5 w# r  M- p" _8 y, v/ t
  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 {& S# A& u3 P9 p5 X
  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" \* A# x* E, ]9 m, O  `# O+ Z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \# H. p/ C/ H) W* @% t: M: \
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \2 u5 v* J9 d( n& d8 |
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    6 ]0 }4 u, l, N& H
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 n% J2 W, t: h9 l5 y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    2 n/ ]4 `: F' I& w
  7.     printf("preparing header\n");" j$ S' ~) r4 E1 v
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    4 W9 \& `, H: D( n0 m* q7 E, L
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - `3 c' n' F1 A6 `) X
  10.             STD_HEADER \4 T8 T( C3 A8 N/ ?
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \8 s+ B& X! l  {  o3 ~9 ~
  12.             "\r\n" \
    % \; V% E. [8 T+ J- j( z4 b: F
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # o1 G3 l/ v, h9 ?5 u% V6 z. I1 F( ^
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ e3 }, v* q* q1 E2 _
  15.     {, B# u, t* k/ N" q
  16.         free(frame);$ u4 y6 m& B& I$ }. O4 @% _7 i* i1 h
  17.         return;( M" {/ `* l5 M7 \" R: Y
  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" \% E4 c0 X9 }, r) q! {5 R
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    - q% z. V1 P/ [/ C
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \2 J. L. L. ?0 S7 f4 n! E6 w
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);" f5 {" G5 z( C2 B; G
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    $ f1 f4 _' i- c1 o' N
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 @6 n. G5 b" Y3 `3 T' e( ~
  7.             break;8 v& T! A7 s0 C3 O5 k
  8.         printf("sending frame\n");4 k7 C0 J7 ^" r6 P, I  t2 @
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)* I; N! n3 w1 M8 i8 W& k
  10.             break;
    7 f3 b1 J" t5 x( r# y  w2 s
  11.         printf("sending boundary\n");
    9 f$ ^& \; e% S! I9 S8 V$ n" f4 @% O
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! `" g/ X2 M' a& G7 r# S+ c
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* F6 L* g* t2 d) 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。


, I! S6 S3 G! c& [5 N+ a


) U3 L- Y2 @  p* h" M二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
8 R2 ~4 `4 N0 s
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)) Q/ q( Z4 {) s
  2. {2 e, _- @1 D# e' j
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);: Z3 x$ G& m5 w
  4.     if(*socket_found == (~0))4 Y% r" X& b7 N6 b, K
  5.     {
    , m$ M  y5 F4 }5 M% a! `
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: f( i" V+ ~4 E* P' C8 m
  7.         return -1;
    6 A: V8 B5 t5 |- Q1 ~! n' Y- R
  8.     }
    4 S4 h4 I& r2 j6 V/ l! t1 M
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    / V0 k& O$ V$ Q; o" H  `4 d4 y' n
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# g1 j- _1 z- C* f. X
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 `5 \) R: e. b& L# M  c, [- @
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);2 w" E+ c7 f6 p' E
  13.     return 0;" ~/ y$ [* J+ M' h3 U3 S+ r4 z9 M/ r
  14. }
复制代码

7 V7 Q0 ^: j0 z+ ~: E
+ G0 X! R% C( X0 u, p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:4 O) u4 w% {$ l- f. o+ b

( P7 ]2 J6 ~# V( a5 n9 L
! M0 a. g9 r$ x# v# t% ]
  1. while(fend > 0)
    " Y2 b/ ?4 s$ _1 s
  2. {
    ; Q* h. a) p' }9 h( q5 u
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    - j! l- B9 J; U* p0 g
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ; a! I, U4 B  x. u" O, Y+ c& Q
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)  w7 ~- y2 L- ^6 N$ ?
  6. {
    # I  r" q9 l+ H
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;3 _7 F  X' D5 d) B8 v. u
  8. picture.fin = 0;
    3 i% i8 F/ A; V
  9. }9 t; i7 B5 @3 q" j/ Z
  10. else) _  x+ ]5 ^) r# I, S" T: _: }
  11. {4 o5 a! {$ A& W. r$ u+ K
  12. picture.length = fend;
    . \- e2 B; X/ I$ B& C1 g8 E& `( x
  13. picture.fin = 1;
    7 t; |9 P# b4 x& h8 Q4 b5 {
  14. }
    5 b1 G- u! }2 w  s: I8 e
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / o$ T7 t, A/ a: h! i
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);8 N6 F- _( i0 P2 M& j; X7 D
  17. if(sendbytes == -1)2 r7 \5 O( y2 l! |0 g; R8 V  O
  18. {  a( s6 ?+ Y) o, x9 }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");# z0 t1 y3 ?1 O! q$ O/ L& B
  20. return -1;4 B6 x& W% L+ S0 W' u0 K# q% Q
  21. }' ?  A/ H/ u. _  h
  22. else
    / a: e' r5 m9 R5 o: i1 ?
  23. {0 a% r5 U8 `/ i
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 @' _: q/ I  c1 }1 l9 f1 c- ^
  25. }
    ; d/ j, i4 e! Z' X
  26. }
复制代码

2 I$ i8 y3 W0 p! X2 Q- a+ [
; C, d- E$ M) c( |# [6 A


5 L- }# G$ V" @+ j8 e
( r6 V8 D- S; q; u4 MiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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