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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
2 @  w1 \; E- i9 S0 y; x
1 x% [7 }: D- K2 R* t( l- t

8 ?  S1 t. E3 ?

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- ]  F2 L, ]! C5 E6 a
( M  M1 t4 X' g, M* X% Q1 s8 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。


( x% C4 n) {, A/ Y


. ^& r, s- a1 @# T

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. k: _. Z1 a, w0 Y

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。


* Y- f' J! [' _0 `; H1 w一、HTTP网页服务器
% z: G4 d& H& M, j/ k4 |

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)7 ?2 i; H3 v3 g$ U3 F
  2. {
    7 x' ~/ x2 @/ N2 G2 S
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ! w) e, Q) w% I1 D
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    0 Q9 D" H% P# j7 h5 a, [2 ~% Y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));1 B5 J3 g/ Y1 \5 ^" t" i* S
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;; y& S  B5 w# N* |- X4 J% L
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ! u6 Z8 x; z$ I3 b1 Z4 e
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);& P. E3 K5 L! V6 D; V2 E7 X0 F* |- A# y
  9.     int ret;( H# @" V. M: o% i: P2 D* R
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / a/ i: q" b8 C1 b9 o
  11.         {
    ' z$ B9 G. e8 e
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);% ]7 l( f+ C) t/ X
  13.             return -1;
    3 P) `- G: m0 ]% [3 `
  14.         }
    " I4 j0 D& |% V. n9 W
  15.     int on = 1;
    2 u# \0 Z- F; x1 N; d$ H$ m
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , h$ }1 @9 H! T* m; _
  17.     {( l4 H% D0 f6 Y7 O6 x+ b/ u
  18.         printf("setsockopt error\n");. u9 N: N( ^5 n4 K9 ?
  19.     }
    / z7 t! v# w1 w$ K
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 C; s4 _. l8 t1 Z/ E* A+ Y% F
  21.     if(ret == -1)
    . V8 h/ U8 H% d" _8 G$ ?
  22.     {+ e1 m3 n- j2 B/ `7 {( v+ P2 P
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");' b2 [* E$ J" U8 N% P" M: |
  24.             return -1;
    " f% n( q0 K& v
  25.     }
    ( t, ~" G+ G4 p! P& w% ^0 h
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( i; u5 q7 P+ Q" Y
  27.     {
      V7 R7 H3 n$ {; m
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ' G; Q" U5 B3 S) Y' {" T
  29.             return -1;$ D- M! r. G8 _% q9 I# V" S# w
  30.     }# ^7 l, q* c$ x; ?) t, {0 Q& r- F
  31.     return 0;' v# c5 x3 N, L7 u+ i
  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);
      r5 e7 W$ b6 p' ^* |, e
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)( ]9 @! O# K" D7 R) [" T0 ]
  3. {3 D; N& V9 J2 u' ]4 z
  4. 。。。: w( i8 f6 Q; h! Y8 {5 ~
  5. while(1)
    7 o6 M; c% v# ]6 s
  6. {# ^# x  _7 `7 ?& x
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    : u0 @* L4 r" r
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ( [. r2 y5 J& \6 K$ j
  9.     。。。
    , q+ r0 x9 G$ J# R, x) G( k: @3 f
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 y/ y% X/ {/ B
  11. }& ]' J* A8 `* Z- u3 Q
  12. 。。。' V, Y  ?# I% B4 q/ S
  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);
    4 U- a$ k9 r5 W& [4 x/ `$ @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! L0 i9 }5 v- F. `
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;2 b; Z' B, S+ n2 P) l% ~
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;' U* ?* m7 Z& P! Z1 w4 C& {3 l
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    9 }# B6 C$ F/ Q& V! w6 c# `
  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;7 f/ i. u, P8 P
  2. pthread_cond_t pct;
    $ d6 q! G' U1 e, _' Y  _4 [
  3. int main(int argc, char* argv[])
    . I3 r5 j" Y3 h) l( ?
  4. {
    ; }% M& D, X- R" k
  5. ...; W* G! n/ \) r  T3 [; B
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    3 O( s) W; F- {( F; k
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    5 S) l# R6 @1 }0 B
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    : C9 Z' b$ i; \3 g( ^
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ( R( Z* P6 x: o9 I0 f
  10. ...
    3 J. b& E1 I/ R8 ~" n1 P2 o
  11.     while(1)
    , G- y4 m: _! d/ I! J" G4 I& \
  12.     {
    + R& w2 M/ R6 G* n9 F! G$ f
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);; w5 A2 F( K8 `: |+ n
  14. ...
    1 [, E" C# X  |
  15.     }
    2 |6 Y4 D0 g; f' A$ z! _0 X. c
  16. ...
    : Z: J, m( j  c' l  E% q/ U+ s
  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;">0 I- F7 q1 M% N. e3 k5 T; ]" {" E
  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" \
    " X5 G, r% b/ o
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \9 a9 i$ w0 h& x7 T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ [) V1 T: X: _
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \: d" ~3 n- F* }0 y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"; R+ |! s1 f, m2 _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ! a- \$ |( E/ w- |. O" `
  7.     printf("preparing header\n");
    ' r7 t$ r+ ~5 h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \+ E7 i: v* i8 [& e4 h! D
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \/ j/ t9 r; h3 W5 |; w1 z
  10.             STD_HEADER \
    5 T2 Y4 p+ f- b' H% H& I3 Y4 i4 i
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / r9 q: B0 l7 q  [
  12.             "\r\n" \
    7 K& F; N5 J" A$ k$ T
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");) ]$ O$ Q7 r4 k7 f
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 J* y% I# Z" [) {: |
  15.     {
    6 I6 H' a/ Z! {6 S2 P, I+ ^" C
  16.         free(frame);
    ) m& _, t# H& P& E7 o
  17.         return;- j5 v1 ]' p6 B. \, f9 q$ I+ v
  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" \
    0 _! G/ D/ T, l  L
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ; r! y# Q- X- a1 z2 U, b. P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ' M! T* ^( ^9 w  `! [( M
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ @7 F/ c$ S$ y9 |2 T* z- U( P
  5.         printf("sending intemdiate header\n");- ^5 \8 Q; T7 \: x$ e
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 r2 d) V2 C7 E" P9 v
  7.             break;
    ) e, `, O9 t# D8 _% x
  8.         printf("sending frame\n");3 o2 Y! i& h7 I+ w& ^/ y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    & }& `. n  s+ v4 H
  10.             break;) f( e) t$ w, ^$ A
  11.         printf("sending boundary\n");  u/ `/ D- n: h; G1 G
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; @2 a* z6 j) ?; y% N% J
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 e% [' {# X5 x% v" j. w
  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。


/ f( F1 Z8 J' O  L- F. q) B! m

% c3 y1 ~8 k$ L: a9 g9 b2 P
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
( J( ]: K9 K. M  F- w4 y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)* o/ w3 \( U& A- Z+ _. F
  2. {
    / q$ n# C. m- g3 |
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);9 ]7 c9 }( N& {) G/ T/ Q6 w
  4.     if(*socket_found == (~0))7 h: i6 @& K4 l) S
  5.     {8 G2 r- `/ L( X0 A* L* f% a9 V; \4 V
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    8 V8 G% N* f3 j8 q3 a% z( `" q
  7.         return -1;
    + Z, @0 v+ a  q4 ~3 y: j
  8.     }! K5 G  M! v2 A2 o
  9.     addr->sin_family = AF_INET;  ?& s/ [* D* R- G2 I) D
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 {$ r5 O3 T3 T7 \
  11.     addr->sin_port = htons(port);0 R0 Y9 J. A8 y7 A
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);  _1 {; L4 `) v4 k4 w' D0 c0 S/ l4 }
  13.     return 0;
    % L# ^0 `- }5 T/ p0 o) w0 n1 Z* V2 b
  14. }
复制代码

( t8 e, |6 A: g: H3 O# U& ~: Q& b. F5 }5 w9 o9 f
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:
0 Y9 [- U8 C: d. ?- S
6 i6 \7 x" V0 B5 c" J$ Z3 S- x* s9 k* T
  1. while(fend > 0)
    2 H" M- m' p9 e$ T5 `
  2. {7 O; H) L2 V$ L* H
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));7 `+ E9 R5 H( R  [5 |9 l$ N
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);0 e" D5 n& L- j: b1 ~
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 X3 u* O* k/ }; ^7 _) a9 n
  6. {1 U; f% b. A  U4 o
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;/ `$ [2 T; v5 L
  8. picture.fin = 0;! @! \6 F# _. A  p
  9. }
    5 {6 L5 ?/ a. m3 J
  10. else
    9 Y/ j8 {, k! E$ f. t
  11. {
    1 F# [) y9 \. i
  12. picture.length = fend;
    ( ?9 ~+ X. ^2 `& B3 V5 o
  13. picture.fin = 1;
    , m) s* w# f; k$ [  ]
  14. }
    , ~  v& R/ z, v, m" I& y3 S
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);1 {; @' A8 r, ^% H
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , Z( ]4 w* s. Q$ e3 x
  17. if(sendbytes == -1)
    # \0 p' n! B  c! R
  18. {
    * G; ]& T+ `5 ^2 V. y
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 e* U. K/ ?: ~- X) c
  20. return -1;- D. ~' y' R& I( }: c  c
  21. }3 r3 \1 E. o9 S% k/ a' z( H
  22. else! Y! q& k) _  o: u8 T
  23. {
    * H, T+ _" w6 g. ]8 x! ]
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 ?: Q5 e" e, D) S* B
  25. }
    - V/ V6 G9 \2 N, e. R
  26. }
复制代码

% E. m. a% n" t5 y0 |9 {9 U! z; ?


0 a* ], M; l) u3 I& w) {
+ Z4 a5 O, B5 h, iiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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