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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 # J& H4 y; p+ B, s* u1 d

4 H+ x3 p3 b- g( e8 F+ Q9 p6 X, d


6 n3 q& ^9 H+ |

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.html6 W2 _# y. c# Z0 p
( @9 U% s* F' O3 ]7 g

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。

$ M) l9 u7 u4 }8 a5 F: p


2 r/ ?' `& l( l& X. O. Y

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。


    " L0 E3 f5 B- E+ i) o

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。


7 V! k! N6 {& B' Y# Y一、HTTP网页服务器
. U& O7 E5 u6 P" N0 _

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 Q+ ]; `) M# Y& X6 K) A
  2. {1 {) H  V- ?- u6 w; |9 e9 s
  3.     struct sockaddr_in servaddr;8 q! R1 u6 Z5 a" C! H9 y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    % ~; ^! j0 Y0 z5 H
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ; X8 ~; f1 b5 U" n
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;; U. S- q2 Y: v
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; @; c! }6 G$ m  ~
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);! Q/ o6 X9 H. G# C. m
  9.     int ret;
    . @1 a: E; y6 ?) T* V
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)/ `- U7 ^* P* T; \
  11.         {8 ]8 M1 K# [/ p2 f4 L2 M/ d
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);6 G4 b* |% _( n6 [% u/ H1 I
  13.             return -1;! W5 c: J* T$ L/ l( Q
  14.         }
    8 }" Z$ x4 ~( |+ c3 C  A1 _: v
  15.     int on = 1;0 g, |# Y' L2 |, C! Z" T' d: o1 @, H
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / V9 ~# p* q$ Q, u- M+ D
  17.     {
    - m; f/ u7 a0 }7 O* E" e/ z
  18.         printf("setsockopt error\n");
    5 H$ z" G( m9 m/ g4 r* C+ c1 Z
  19.     }. ~4 h, J' `6 j. h; g3 A
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);- _( a+ ~2 n+ G; i
  21.     if(ret == -1): U. w+ [) V1 E7 b) I& B
  22.     {
    $ B/ K' B; t  p, b- J1 o
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! f* q. o2 P. T0 E8 H5 a
  24.             return -1;. |0 U% O: Y$ S, h0 j$ W4 X( t1 C  H
  25.     }
    % F* U4 K$ Q% K. }
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1); d" }. _. k* b. w1 A
  27.     {+ ?) H, ]6 i4 {  P, `0 o, ]
  28.             printf("Listen failed!\n");- F7 s0 K& D3 V6 \
  29.             return -1;
    / t  u* c6 }5 T2 r5 Q5 r7 D
  30.     }  q( K( x( |5 m8 v1 O/ S2 E- o
  31.     return 0;3 b1 l9 [  ?0 C; t! d/ S
  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);/ S9 E. I, G; @  X4 A2 q
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    1 J# M9 o6 Z/ _
  3. {# j' C* V/ F+ p# h8 E
  4. 。。。
    + v2 [1 |2 D0 @7 e0 }* J
  5. while(1)
    8 \  B, V. t9 q. T
  6. {/ O( a1 m$ {  D* J3 t1 r
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);9 X; C  \  F  j' W- f; m
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");* f! n) ~% d, E
  9.     。。。! Q/ @2 |; c/ ]) v5 a
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);% t7 _) n. N& ]( @* `& G, c
  11. }
    ! N3 }6 P. g$ e# M2 a4 @
  12. 。。。" d+ ^( e. T: v7 g
  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);
    . ?# Z3 Z8 d0 q+ B' y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! a- b1 h9 b8 C: s. Y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    1 ^2 `- N+ [  G/ j/ l1 H6 X; y
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    9 r7 B. a2 S6 Z" |6 B/ R
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);6 z- E) ?6 I) M4 X( ]! R, E
  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;( c9 y8 `$ B$ C2 {$ l3 ^
  2. pthread_cond_t pct;- d, K4 a$ \9 |. ?, F
  3. int main(int argc, char* argv[])& b4 k  n" u. l) X4 d
  4. {5 V1 {; }! ?& Q& [! @
  5. ...
    & I' @$ n- z3 p% @2 B+ n* U
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    $ N1 @6 H, \+ M, ~& Y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ' ~9 h( h/ `$ k' ^. X
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);1 ~  t* f, d* N: F/ P' H
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);4 t0 n2 h9 x% X8 \2 U, l
  10. ...5 L$ V: q; B& p4 Y/ O
  11.     while(1)
    5 z6 V2 T8 I: [# `( Z
  12.     {  n5 R' |2 }) B4 Q5 w
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);3 o( j% t1 S% E4 g# G% k, X
  14. ...
    + \3 O; u+ [, J1 p# Z; h9 E
  15.     }
    * j+ q! I  r: P
  16. ...% \3 j) _& g9 J: ^) I% J+ y) ]
  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;">+ y# L! L9 v% k, b8 v8 i" @
  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" \
    & ?+ r5 e7 y- A
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \/ F" x# \8 L" T" {# ^; a
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \1 w/ e* ~3 N% j. _3 `$ }
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \& a3 k7 P7 n7 Z7 w% v1 D5 |9 o4 }; ?
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    . V4 q+ p+ T& s  m7 ^' b
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross", g+ [" J+ c5 Y1 ^7 \% q, D9 J
  7.     printf("preparing header\n");2 S- R6 q" o5 u: n: P  i
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ! j! }, C# n3 \- ]' s' l( t& X
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - x# R9 f) a# n' k7 ?# h# y
  10.             STD_HEADER \
    6 a+ t! k. V; B0 A6 z8 Z! A
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \. W- L2 p( M/ J# Q- u% G
  12.             "\r\n" \
    # L5 B( q8 Y- _2 _1 F! d
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' R" Q5 X+ _( T! O/ ]$ ?1 Y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # S9 j* t: e& q
  15.     {2 A/ [* Q, Z/ d; Z& T4 R
  16.         free(frame);4 \1 W! X8 G- l9 U- H, l
  17.         return;) t- |/ {1 @3 A4 j4 ?
  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" \
    + a$ P2 J5 k% \0 W8 X
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \) r- G. f5 g5 Z2 x" M4 Y0 F. _$ T6 p
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    7 ^: l$ H3 t& u7 X7 `) @, U
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);$ ^) x& z+ a' L% F
  5.         printf("sending intemdiate header\n");0 ]# \9 o' u( Z
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 w' Y8 }' Y* G' v
  7.             break;% G$ ^2 M5 \  h+ h
  8.         printf("sending frame\n");' s- N+ o1 g, n( i5 v& V. s7 |
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)- W( H" i  Z7 `. ]3 u7 |1 k3 t
  10.             break;9 x5 Y7 ^8 C. R% m: _! [/ t4 Z
  11.         printf("sending boundary\n");8 O) w) w$ W3 z; m; W5 p5 x
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 r7 p% `( G$ ]- @$ @. |
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : w1 R" i6 F! z
  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。

. ^0 Y, V# q+ G& c8 y8 J

0 l7 [5 S0 \! \; z+ a' }
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
) R2 n4 n6 l$ i  U1 b7 n! ?7 b
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    " t7 I) G2 h0 }0 E0 W
  2. {7 @8 L# I2 V, s9 ~. S: d) w
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% R+ ?- g, I$ d  n1 {, e! p0 l8 Y
  4.     if(*socket_found == (~0))
    $ g, ?& x3 \+ p8 S. A
  5.     {, Y) s* `" k& Q+ l/ a
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");6 M+ v% A5 i, G+ c  p5 _1 e
  7.         return -1;
    4 Z$ {& Z* D. D
  8.     }+ S5 Y3 }' Q& d# ?
  9.     addr->sin_family = AF_INET;( z4 j8 r, u  L7 I; i
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ G" ^3 J! {; W+ n: u; a7 E* h
  11.     addr->sin_port = htons(port);- @" B! V* u" s3 _
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);4 o$ `8 _, V7 e, K
  13.     return 0;% ~8 X$ J3 X. w; ^# H3 F
  14. }
复制代码
  j8 t/ R2 [& x

- A. W- w  }( l$ e4 R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:& [; @6 v- E. q4 m8 O  @

8 [1 _6 C/ p8 ?5 B& z5 e  U9 w6 ~, W2 N3 g2 L, v
  1. while(fend > 0)
    ! K$ R4 X" ~6 C/ h. z
  2. {- ~( U. _  x) {# g) D5 G$ S7 {- N7 b
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));) I1 [7 @4 ^% V+ {4 V
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ! E9 Y- p* w7 ]3 ^% }
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)# B: A2 y! C, O4 u8 O
  6. {. U, S1 q+ v& R% |+ s+ d
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    - G$ L" r& |2 _1 D, j) a5 O
  8. picture.fin = 0;! ^. u* `" D$ o' x
  9. }+ p- I% Y; U  _
  10. else. }, Q" q( |7 H  G
  11. {
    & R0 {' M$ B/ {  `. S1 m
  12. picture.length = fend;5 u) o! b) D, e6 C" P9 w- l$ {" D
  13. picture.fin = 1;
    0 a7 B4 B- z. b7 P8 I0 c! Z9 e
  14. }: S2 m# V/ |5 [3 n# C* W  L
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);: F  P2 g2 |+ m+ @' e9 p
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & ?, f# O0 I; q9 j; C' g
  17. if(sendbytes == -1)0 J  e: g9 d( s7 B. g2 c
  18. {5 L/ c% M: k0 W( ]- u, y/ l
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 U% w( C) [7 L
  20. return -1;
    & X) ]2 p/ r: B6 m% D- ~. q3 k
  21. }
    * d; E9 i6 q) w) ]0 s
  22. else
    2 ?3 E( a4 q: w
  23. {9 d5 `$ K3 i0 h! K
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;+ I6 D% S; W  h) I+ C5 D
  25. }
    ; t% N3 Y# t/ H3 ?! B
  26. }
复制代码
' R, Z1 R4 X& [+ y1 o
, V0 _! j9 E% {: m. W

# f2 y+ j" s4 H' W: b

9 K6 I3 l! u4 r! w8 R% niMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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