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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
) S- H+ P) C, @
9 j) V6 W  ]0 @, `9 q

: {& S& |; l( y) Z; f4 t! E

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
2 M- ^% p2 @) p6 g! l; h0 T5 F; r9 T4 m$ @( n6 {, N. K2 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。

8 @3 W' r, P# u. M- n9 {


- ?% Y; t# d. c9 y9 C

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。

    2 T6 d7 u9 T1 r$ q/ _' V8 L

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。


: C9 P  }0 s. Y+ R- Y: X6 {一、HTTP网页服务器
  V! b. v* L5 r& t8 H* m0 w# l/ `; k

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)
    $ p6 X) F( z. Y$ {* t, I
  2. {
    / T# |8 v8 ^" ^, }1 N- f
  3.     struct sockaddr_in servaddr;: B. c8 U3 f% @6 ]7 R- t
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ; I5 f6 g# N; |- W2 H8 ^" L
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));  |* [9 ]3 y+ P% x5 q0 i( _9 G
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;- |9 k/ E! f% A) n/ ~3 y
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% Y4 L; m" G; ]  b" _! H
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);# ]7 r9 [7 M- R9 p0 V
  9.     int ret;
    8 f7 i# i1 H9 _( S4 E3 G5 o
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)% x. z3 H0 C5 s' n
  11.         {9 T$ c+ v: Q* ?! X1 F) O: H$ T
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);1 Y+ z, [; b1 S
  13.             return -1;) w; W  ]! y, B- v0 c1 k, \
  14.         }8 g# k( K8 x& S( N: b: H
  15.     int on = 1;3 d( F' J" ^2 A5 d
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " N- V( ]" I* n+ P$ Q
  17.     {
    - ]+ T" [3 d6 A
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % F/ k8 F' b( F! a- [
  19.     }
    ; p# y& B3 X/ S* {2 U
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 \1 t, P; H. a0 Q: C6 K4 K
  21.     if(ret == -1)" v2 K4 l; T$ {( m. _+ I
  22.     {9 \1 S6 t$ X4 f. U2 v& B8 [% h
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; a0 H6 d- V2 N# K. ~
  24.             return -1;
    , Y2 v% s4 M" ~; k1 K
  25.     }
    1 Q. x6 |1 K7 q( [6 C7 s5 t
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) C+ i: F1 W5 I9 F
  27.     {
    - Z. t. D/ Q3 m  V7 h
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ) u' u* F. f& u7 z7 C- Y
  29.             return -1;
    ! V% I3 X7 p. c
  30.     }
    0 d' I: I$ ~: l8 D7 u# S
  31.     return 0;
    7 l1 [' r' @: O! Q+ y" w" D
  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);
    8 J- }: Z* w+ e3 {* e' b: p5 Q- \
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
      Z* n9 O  A2 `8 K( h: l8 a. A
  3. {/ Q7 i3 g9 z4 U1 _( m* i* H' n
  4. 。。。$ P2 M7 ^5 W( a+ @1 V: c) C# m
  5. while(1)
    / c/ Q# y# t6 E; K  E
  6. {- E; K, P7 `4 k' ~. G
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);3 r4 ]  I+ H+ l' U' t
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    # e/ h7 k! E- J
  9.     。。。
    - ], J' o/ X3 g- u; o; Y
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 ^* T* u( R4 Q, ]) _' P$ C
  11. }+ b; {3 O6 j0 t; k9 A2 X
  12. 。。。
    : ^0 Z/ {8 M) d# u
  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);
    ! C1 A; G3 C5 h' B0 D0 h
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;8 V: O. j/ R% Z/ V/ s
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;& A7 m# `5 A% u3 E( S
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    , Q# o. i  O; N7 q/ f) }
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);( U  T" W1 l' j% p3 A: u
  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;& e# B; v5 u! p- b* M
  2. pthread_cond_t pct;
    ! D9 O* z+ Q5 K2 r( g
  3. int main(int argc, char* argv[])
    7 W. h9 r- H1 U. P
  4. {
    1 [' k% h; l& z# m6 f( A
  5. ...7 z; k7 n& E+ A. v+ w- G- s
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    # Y4 b1 _3 F: H$ [5 M; t0 L
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    4 @5 O: B& E0 k  t
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);& ~2 ?5 z  Z; q  v! L6 {+ U8 p0 o2 A
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);% p7 w: J& u% s, x1 ?
  10. ...  u" m* G, {" {8 J( I
  11.     while(1)1 W" I6 ]4 a# m; u8 |- M
  12.     {
    + q( {3 F/ [- T: V' {
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 n' b) r+ }3 c6 V3 W4 H! Q% L
  14. ...
    1 ~$ X6 \7 C8 g: J" D; D9 y  l7 k
  15.     }" @2 h6 [5 D* b# y0 Y! n0 b
  16. ...
    ' k3 @# A, i& b+ 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;">" f5 h5 ?$ P9 a) y6 j( }) W
  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" \
    2 E. ~5 d6 b1 Y  p2 L+ z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \" T  @7 |1 v. }
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \& d$ s! s' c) s2 }
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    4 z8 X) G  e% I. l- N0 K+ M
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    & T' }0 `) U( f# w& q. A+ K, t
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    0 s3 x& |  z3 {4 O  E
  7.     printf("preparing header\n");
    % b/ \0 U) c, S% J
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \; U8 G1 k- L) t
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    6 _8 s" w. d* j
  10.             STD_HEADER \+ U# u/ C2 r  R/ j; H6 D1 X
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % i( O$ j) @0 A# q9 u& U0 ^3 I
  12.             "\r\n" \
    8 d: F( E+ A/ {8 D- |. W1 V- J% {/ o
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 R/ C  T" [. @6 W; [% I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* s+ m; I1 U8 Y" r
  15.     {
    * |/ A7 M5 l; h& h9 W$ f
  16.         free(frame);' B% G9 X* N) g- ?4 C( n  X, h
  17.         return;
    7 N$ g, \  z; `& u5 U
  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" \+ ~8 o% N7 [8 \: ~- i; p1 K$ B" J; C
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    " r$ g( i7 E. K6 {; x8 w/ N) M2 r" h
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \$ T, m& I4 X# e9 T$ Z9 M  x7 b- ]6 U
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ( |# L" [: M' |3 J4 p' `/ M& e0 j( {* X
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ( u& C' u/ N' k; l" W
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) `% T" _+ n- e" c
  7.             break;
    9 s$ t' a$ O+ m4 v1 G% @) {
  8.         printf("sending frame\n");) o- ^4 ?' _1 u! Q1 y( u& `
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    8 V9 l6 T$ F8 i7 I" O  y
  10.             break;' E# u' y8 z) Y* w. [8 c
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 w* Q. A- {% _# E+ C5 d4 t" m+ L
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");/ Y2 W! H5 Q$ D. t+ H& h" N8 {; g7 V9 k
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 u: v. o% V8 s/ n
  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。


2 o- t0 D, W, s% X  o7 z5 m


7 ]' Z3 p7 C2 |# o) U4 d- J二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) E& a6 E& L8 D' Y5 C' f* P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)- o: `4 _& m' x) H5 a
  2. {
    5 E$ u, c" @7 S3 Q3 ?. i+ e: i
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    2 z3 H" C* v, q4 ?% j
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . @  y  Q. F9 m/ u& H8 [3 Y
  5.     {5 Q. j: K% ^7 f, e
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    # G( h4 N3 X, I* x1 y5 D/ [: [
  7.         return -1;
    / S" ], O- f3 |; o5 L& _6 a; V
  8.     }
    9 `/ `5 }" k1 ^( B' R( z1 @6 |7 i& j2 u
  9.     addr->sin_family = AF_INET;( n. P2 I. F. F7 w7 ]
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 \1 s: a* P, ^3 n+ y6 N
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    * l: m: [1 L; u* l  s. C; Q, x
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & L4 b0 d0 N7 m; Z3 C$ m# P; s
  13.     return 0;' n- I! G( E- }" q
  14. }
复制代码

; m2 _1 [) a) z; s1 T$ o: j- o& h4 Y( F$ 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:% v8 @1 s& C1 ~2 ?/ b
0 S, B- M1 p% A
" P2 j$ J& R# H5 Z& P1 \
  1. while(fend > 0)% [7 E5 D7 f& X9 K2 s+ g+ N2 k7 ]$ ~0 x
  2. {- F: r" i% o7 p# [/ j2 J+ v; }
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    8 h* `% C* P% `* g' g: i
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    - Q% c% M: O( ^  b" ^
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    7 n0 e2 ~; O! d: Y
  6. {$ I+ n! G  Y; D( W1 o, M3 V  ?7 i1 L
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    / H; g" A: U1 C# M6 y) z: N
  8. picture.fin = 0;  S6 ^% h, i1 M
  9. }8 ]: a$ t0 X5 Y9 L! e( {
  10. else
    4 m. s, ^+ {8 n6 e! L+ k0 g
  11. {
    % {- Z/ w: `. N, P
  12. picture.length = fend;( E9 Z( e! s% L  P4 }
  13. picture.fin = 1;3 t3 w9 Q  D/ q. }* b: g3 T
  14. }
    ( ?  ^$ U. V) }* ^. G5 D- `, L+ Y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);% y9 w" x1 L3 X. \# W+ p
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . {* v/ y6 N* A$ o) P" b) i# n! {/ e
  17. if(sendbytes == -1)
    / `- r2 r" H' C
  18. {- T& u5 e- i) [2 r8 x, C7 a
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) T  A' L7 U& d3 D* D, L" B6 d
  20. return -1;
    4 n, _- r( D; T1 \9 w9 h
  21. }, o) r4 a) `# E9 {# q# W
  22. else0 \1 ?& v, w: W- J
  23. {3 E+ k7 R# y$ C! M$ J. Z
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % P2 P3 ~. X$ N8 h' O" g
  25. }( L) S5 h5 b( j5 a. N& A. @: s& u( G
  26. }
复制代码
4 B' ^3 o% `) `' I: T. b

* f  {% A6 X" R4 i8 I9 Q


4 \  W% |+ _$ f3 S7 W% z* I
+ g9 N4 A; u; W# viMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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