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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
1 Y& R9 F, v/ Q, M
* p( U- A# w$ ?

. q! x3 \4 G9 q' H9 W0 \# |. m

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" Z; N7 o( J9 W$ o+ S& k
0 F5 v- o: _8 P4 p* s" 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。

/ a( H7 a" H2 }3 x: y$ I

/ E. C: V: j3 v& ^- H1 W% h

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。


    - v, l2 E2 A1 |$ x

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。


4 F! Q  K( _( H  m! C. |9 g  ~一、HTTP网页服务器) w9 |5 C1 d0 r& Q( `9 E1 ]

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 w; E7 B( q
  2. {
    . R4 R5 V& O$ }& {7 ^! c% F- n- U
  3.     struct sockaddr_in servaddr;( O) p, k9 F* ^2 b
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ' w6 |& f! v, r# u
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ; @9 Q; j1 m* [7 g# {  S" v" M
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    + e2 {  `7 d  ?$ Z8 q
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) B5 B# W+ l" a; c9 A/ B8 E; t
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);  K+ W: L) a9 L2 C% k1 S0 S: }
  9.     int ret;
    / F$ s5 ~3 U$ l6 h; y8 {
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)6 \# _, _% A) R# y  W" n, p
  11.         {) @6 R# J( \3 m1 E& d6 f/ ~
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);8 I/ U/ y. d  Q: J8 o* S2 R( s1 y8 Y0 ?
  13.             return -1;4 l4 H, w: L& `" w3 S1 C
  14.         }
    , n6 [: s$ A* B$ `& |( g8 c
  15.     int on = 1;* d  u/ e4 A5 e& t7 E( l5 v
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 L3 u1 Y# v  T: \! [: m; Q
  17.     {
    " g* X2 }' U, h0 s8 Z5 D8 I, ~
  18.         printf("setsockopt error\n");
    . _* K' j: e6 t' y% h9 J
  19.     }
    / W6 N9 X+ V9 x9 l
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! L; k+ S5 @# [- A7 d6 A# i& B
  21.     if(ret == -1)
    3 r8 ~* M  {6 v# k$ O
  22.     {- w7 b' a% t* v4 n$ z' [7 M
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");. O& }, o; ]2 _& V. Z; ]6 B
  24.             return -1;
    ( R6 L$ ]9 V6 K( X  A' G* ]* c0 B
  25.     }7 q' T2 G, Y+ a
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      B8 E. E4 s1 ~- T. v4 _
  27.     {
    0 h6 R) w) u* M3 n. L2 G
  28.             printf("Listen failed!\n");) O' U" B: u# p: Z/ p& ~# u
  29.             return -1;: d: J% @5 W) ~* t$ v( {
  30.     }
    % V  S+ V7 R8 @4 p$ X4 B
  31.     return 0;
    . v' J+ B8 r  l6 k! G0 m+ D8 b4 X
  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);
    6 a( x1 y* L) m/ {
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)5 o$ L5 D! @' e. Z
  3. {, j7 s$ X9 |5 d- |
  4. 。。。
    2 k4 D' P/ D+ q+ O0 g
  5. while(1)+ s3 o& g0 B9 _% }) A
  6. {0 m. X% n8 e% x. D4 z4 s
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    + E" D# ^1 z! ~5 c4 q3 ~
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    - {: o: {+ S8 r, Y7 v
  9.     。。。# O( V- V: W- H
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - A7 _4 e& c8 a
  11. }+ v; Y1 Y: ], w# G. ?
  12. 。。。
    , E3 |4 E0 j9 H2 ]7 ~8 {. c1 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);
    ) M* A' E$ k! [, q0 |5 g( o
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;, F; @: L7 ~" N* X; H7 N9 h
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    " N" s4 x5 Y% O/ Z% G" A: l
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;+ G* c7 g4 B4 Y7 x
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    * D5 J& O3 _% ^: [3 s/ \
  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;
    " A# Q1 F7 t; L0 n- K/ w: \
  2. pthread_cond_t pct;, }. O+ s2 p6 N. w
  3. int main(int argc, char* argv[])& f4 p5 v/ T) N
  4. {
    # r1 @3 n& ^  `
  5. ...
    7 |2 y  P1 ?' i5 q* q
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);' Y: Z  A. K: F/ k' ?
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);+ Y4 Q' j% ~$ n. g( \+ C
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    * _) d# K3 v: n: t9 @( C
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    5 T* J& ?, a$ L& L# T
  10. ...
    1 ^8 A( p( Q9 p; J# B
  11.     while(1)
    * f$ ^' t: U6 \5 q) n0 k" H
  12.     {" s. i+ @* c8 p" n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);0 l2 C7 S8 _0 b8 c
  14. ...$ |) D, B' J" ?+ `) B
  15.     }9 n+ X& `! R  l; x  ?4 ^
  16. ...0 h/ Y, o4 T) N( |
  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;">$ @' \4 ~# u. L6 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" \' l7 F  O% H2 ]6 V) A. _! i, r
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ! ^2 N% v( h0 _* N' G- |4 d
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
      ^/ i; u5 J; f' i
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \; f! S5 X6 L! b, P! w- s
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 F3 ?( q( @& ?$ p+ W; g
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    / M" T  k4 \/ |4 t# ^; v
  7.     printf("preparing header\n");
    % k/ [9 z; x% A0 d* r7 Y" L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    , q( v: g( U0 E) x
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - F3 b! |, S6 [( x
  10.             STD_HEADER \1 g0 q, x2 B7 N1 S
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! C0 L) F! n, B7 S' [1 V8 f
  12.             "\r\n" \3 q  d' Z* W: c7 w# i! ]) x" A
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 Y' s+ z) }: r: v1 L, L
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 p/ b( T$ ~6 u& X; _" E& Q
  15.     {
    2 f* ?2 m" q& R. |/ C1 N
  16.         free(frame);  B/ L' Y8 z( M- i
  17.         return;
      n0 Z7 ?9 v5 q; x6 v. B7 O
  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" \. ~: s; O% z. U
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \! b' m$ F9 ?# T; f: ~. S
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \4 X, T7 ~! Y9 Q5 D
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # h+ J6 \3 w% X
  5.         printf("sending intemdiate header\n");! O8 n7 y' u% Q5 H
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& i' t# B" f' x8 F* q4 K. r
  7.             break;1 o( h" p, z) ?
  8.         printf("sending frame\n");
    5 m% m7 W$ r$ c$ \* G* u
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 _, Z; n4 O0 m8 o2 ^
  10.             break;% \3 F' J( v( o) u0 T9 I
  11.         printf("sending boundary\n");
    + M, @2 S1 [+ k& Q9 d
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - [/ Z, \- S* p8 Z+ {
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 [5 C3 D' W' O$ C- g1 E  t4 ]3 b6 B8 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。

6 a5 t& `9 ^, Y4 m( e/ u

: m4 d' F# L4 F& X
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
& K: u! A; N( b' F
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)0 [' @$ P9 W" i+ y, j$ }$ J  n
  2. {
    + U1 Q& P9 K$ m# \
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);* d  h$ q& R' J% u* ^0 s
  4.     if(*socket_found == (~0)); s9 U* w8 n6 Z
  5.     {# J$ x  s3 G1 C
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    & }  s/ l* ~" Z1 }- v
  7.         return -1;8 K: ~9 y, K1 a9 Q
  8.     }  V, Z) n  c* R' n8 D1 b" U* y) q  z
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    5 X9 @- x9 u+ N; m) J5 B' R
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# A1 ?& r3 i; Z0 d/ u) [
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 i7 G. p9 [. c$ V2 p- U$ h4 [
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);. j+ r, N6 K# I2 o1 o
  13.     return 0;
    8 E9 r6 ]9 O8 ]! W3 {" o. B, j
  14. }
复制代码

4 z6 M* _: D5 e% }% F
% t4 o1 f! a$ w2 ]' O% y8 t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:9 j5 e; }5 j" X; b* J6 y/ t
5 {& N: _9 ~1 h' C. q; a

& H! F! a8 `* v9 u
  1. while(fend > 0)9 z2 Y& Q" k7 y; g# \% s9 v
  2. {
    3 ~( ^( l3 l- a, s
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));( J& M1 I* a5 d; [
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    & s. I7 u  A9 {; c# n, p
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)* r* Q1 i5 t( f% Z$ X
  6. {
    2 N0 ?7 L6 l- P! H0 E5 |! K" j
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    , s" H6 H8 q# o* j$ ]
  8. picture.fin = 0;  [  l& R# _7 X2 w
  9. }: T) }# l, L3 t# A9 d# ]
  10. else
    9 e& _8 u1 Y" L5 N
  11. {
    9 X1 A; H  M; Z( y; G7 O
  12. picture.length = fend;
    ) Q8 R; d" B& x: n
  13. picture.fin = 1;, d- \* H- ^8 O5 O$ v% E
  14. }" t* [( D3 ?* I0 N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' h* u# {) v& d' l/ D, F
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " E) X( ]! h" G8 r. \, V3 z
  17. if(sendbytes == -1)7 p& U: O$ k' w4 {
  18. {
    ' L6 C; L) C' D% o% R
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");$ O. N+ w* x/ Z# q  q  @
  20. return -1;
    9 e) f, u: |& w) v+ @
  21. }$ P8 M$ ], G; y5 G2 u; b& _5 B4 M
  22. else
    ( {/ d0 h7 @: }; _
  23. {
    ) _6 j) u( V% I
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;: P, J$ c  B: {
  25. }( k4 \" P- V' }: @# n, O
  26. }
复制代码

# `7 I* i+ K+ h: a5 Z6 P& s
# W6 @9 I0 n. u


  k; L6 g- y  t) w0 Q
- ?: o: c; C) _iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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