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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
! m: k- b0 n; }7 ~; B2 i' z
7 d$ G3 N( `& ]

4 Q4 t3 Z$ f5 e% C

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, Q8 N% y" \! r6 n
% P- s  d6 \0 z. R3 u5 T4 w. B

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。

, |* ~6 z5 Z. T/ d+ T3 g- [! Z


$ K6 R" f6 g' e& w6 O1 g0 E. 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。

    . U! `+ T& }. `  Q: o/ b

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。

, T0 a0 u) C9 U
一、HTTP网页服务器
" w3 x  N. Z7 [$ x; `! [/ J

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)% j2 r1 n% X) Q* T6 a' h
  2. {4 Y) o, l- X) U+ O( D/ b
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    8 b2 r- u: r- l! }1 M$ o- ?! d
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    2 T. J8 ~0 j+ N* ^9 n7 o+ L0 k* M& y: x
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));7 D( s. \6 L3 {+ _: s1 W& _* J* [
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    : T! g& V, P" X, F4 J6 f5 w% p
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 M- {; G6 f7 b0 }2 U0 s. ^! i
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ( F! _3 \. z( b2 t6 M8 ~0 A
  9.     int ret;5 ^2 o9 L5 j6 z# j& G% j
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1): h) k, Q% k' @1 x" @
  11.         {
    9 g1 G: K, `% v* F0 u+ R9 j, W
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + S! ?; R2 l( s9 m$ I& _" h5 |
  13.             return -1;
    3 Q; G; I6 @% i# |' H- U+ ~
  14.         }2 C# L4 i/ H0 E
  15.     int on = 1;
    . O2 H3 g5 h2 c0 z1 `  u: l
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . W/ b  {! h4 e7 ], s
  17.     {# R# _8 t1 ~" Z4 R4 n
  18.         printf("setsockopt error\n");8 m* c  G) e1 F  u
  19.     }) P$ P2 ~. d. j6 P# y7 ?3 A
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * D0 f& R) L" O8 S0 @8 N: P  m
  21.     if(ret == -1)
    - O, c0 i# U' p1 Q7 z3 X
  22.     {
    * \6 Y% N; X$ i% o( W
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");9 l9 \6 b$ A; G
  24.             return -1;
    0 t$ k' e7 x2 ^3 _% r) l
  25.     }3 k8 G! [( j8 a6 L: V: G
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 j# Q# ?" `6 u- {
  27.     {
    " @( q* p- o# Q, s
  28.             printf("Listen failed!\n");/ b: R) j! I, |% H+ U
  29.             return -1;
    1 e! ~5 Z8 C9 l2 C
  30.     }) z9 q+ [2 N. k+ o
  31.     return 0;' Q/ H8 a% I5 o
  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 c3 a) U4 D3 k, p
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)/ ~9 k/ d5 l7 F' B7 v
  3. {
    ! D% D: c3 t3 f' E/ j
  4. 。。。
    6 m$ T) G+ e& M
  5. while(1)
    3 d* \5 e; q% U) J% `
  6. {! Z- j5 q  J+ o4 o3 D7 _. i3 ?( t
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    1 K+ \) ?  M. Z( ^8 G% ?8 L; I- |
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ! b  `$ a+ f' J- }6 T& F8 V
  9.     。。。
    " [3 r; I# f. U# ]2 s( N, ~
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);9 }$ T" B- I. K( b4 h2 K
  11. }+ t& {* i+ {! j; x  B+ a
  12. 。。。6 V! B& ?0 x9 L' [- }) e' 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);- I2 q9 U4 X' {1 }1 p& M1 d" \
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    9 W) N" z: H& g
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;: C8 ?, Y! G& `  s) a
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;% b) V2 H( o- I+ L0 T1 ^  h( U. q: x
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    - o! Y1 k6 g! [! Z" W5 m
  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;5 S# l) o6 J2 A! c
  2. pthread_cond_t pct;
    + `0 y3 I2 r7 H* P) e4 ~
  3. int main(int argc, char* argv[])( w0 I/ Y. Z, t& y& g
  4. {: g/ b' Z9 x# Y+ D- h! ~
  5. ...
    ' X" ~. r( d6 \. K
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    # n! W! F8 n5 x" L# c; z" `
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% M, O/ u- J0 b! [1 z& M8 P- N
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    8 X# `7 z( |1 N( k4 L7 ?/ p
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    8 N: R) T( D* U' p$ z+ H, b
  10. ...' d( b4 c7 \0 f) r0 A- F
  11.     while(1)  Y0 v0 ]: l; N3 S
  12.     {! H6 W  u8 w9 g- z( [3 d4 W" K6 K
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);2 ~* R+ K* m9 f. a% `" B/ \/ m
  14. ...* r$ H  E2 y( b6 J
  15.     }  v/ M4 q* v% e, B  O8 L8 W: E1 _
  16. ...6 w  l1 I. d7 ^6 C
  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;">
    ( |# r  D7 Z' S$ k' O! U! I) N. [
  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" \0 o* K4 G1 e, b8 h: p' J  F- [
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \+ X/ q: [4 C; Y% `
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \  W2 V" B& c% [% K) I
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \+ R* p1 v/ b+ x
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"+ G8 ?9 ^# u' [, T# `* t- r
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"! L+ W# o4 b5 ~5 w) G1 }& A! i, g
  7.     printf("preparing header\n");' u& s  k# X! Y/ D2 Q! E
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \" b  Q. P; C( q2 }: }
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    . o; v) A" X3 U
  10.             STD_HEADER \, q0 f% p- N* v0 R
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \& U2 ?1 t* l/ P! I, y- J, I
  12.             "\r\n" \. W3 z& Z3 T$ H! u1 x" Q
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 f" R" L8 R! K5 q$ G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 C# A; d4 o. E, y' ]7 x( V5 l9 j1 l
  15.     {2 s1 u0 v$ p2 T2 D1 X+ q7 C
  16.         free(frame);
    ' z) a, ^+ |& r3 x5 t
  17.         return;
    . v0 x# J% ], @) @3 [6 D
  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" \
    ; S7 O5 a, m, H: t9 D
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \% B% S5 h2 v" e  g. y. \/ _4 G
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \5 S6 E# [" W' u5 I5 v) W0 [" R! P0 |
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);; j7 h- ~+ Q- m
  5.         printf("sending intemdiate header\n");  [6 W0 S# X5 m7 L+ v
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / g$ F% h1 l( o/ d
  7.             break;' [2 S! h& O1 i
  8.         printf("sending frame\n");2 l3 }/ s7 e  v4 w5 P, m7 m3 _
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)4 }' o0 Y: {7 p8 T0 j5 g2 u% m
  10.             break;
    8 V! T3 ^* v0 O4 O! e8 V3 Q6 O
  11.         printf("sending boundary\n");1 C$ V% S% Q0 R9 t) F2 `# E9 v! B
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");5 W, K# K1 ]! g, T. C
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- _: Y* s3 n0 j9 d3 S
  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。


9 F* O% m- i* \8 X; M" o& v2 [


& s4 h9 Y* h5 ]2 q6 L二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:2 ]" n. a) r1 D$ R2 c9 L
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    / ?' j1 v# E+ I$ v9 A! k9 U' c
  2. {1 M: K. y7 M: n* w: D" q8 D$ q
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);6 X; U9 ^; z/ Q' ]6 F( H) x
  4.     if(*socket_found == (~0))$ x! u3 c; G! U6 O
  5.     {
    ! r& T2 n% x2 E
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    8 h9 a6 b6 O8 e/ f# h; R! m- O
  7.         return -1;
    : y( {3 Z- @  B& K- c+ J
  8.     }
    5 K- |% }8 H" X& `
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
      e8 p7 V9 X7 M* _" L
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - C: O! v) h8 j2 Q- K3 l1 X: M, ^
  11.     addr->sin_port = htons(port);) `& e! m5 C+ N3 l2 x1 `" L
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);) n& G2 D. }3 o2 Y# ^3 w2 L
  13.     return 0;
    " E# g1 H, b. u3 a8 T" H4 b9 j2 c/ ]; e
  14. }
复制代码
3 D+ Z2 V3 E& M6 `

- H1 A2 C+ E* G8 }. b9 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:/ m& `: f; q3 r: c+ s; |+ t8 L
/ W9 u% P0 h* W* ?7 ^  O  _
0 e( o7 P, K! ~
  1. while(fend > 0)* p$ L% t/ R: P; w# z
  2. {3 s( W  v, b8 e6 N: }3 m
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));/ X  ?* |  l! D% ]/ A- ~+ X* A
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    7 o& P8 X! e# o; b: I
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    9 d% |8 s- c. W% m+ I6 e4 g
  6. {
    / T2 V: n0 A  S% B: y# o9 m; w* s- x
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;3 ?8 o9 F. H8 {, i. `" Y% `
  8. picture.fin = 0;
    , [, Z. \- w; v) d/ C! A
  9. }
    ( H9 |% W" k; ?( p0 d' b/ p1 b
  10. else
    , D1 b& `# g; c  P
  11. {
    / Q+ R' Y( V9 {1 i  ?* {
  12. picture.length = fend;6 r& B- U( g/ Q3 P/ F
  13. picture.fin = 1;
    . R) r/ l6 h7 D( ]: r
  14. }, t! w6 @6 ~( U2 v3 v/ j
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 u/ w1 u3 l2 v& N) {4 }$ U5 d: F3 q: d
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 l$ {1 k  W; W, o. n) l& m! K2 o8 v
  17. if(sendbytes == -1)
    % O0 }: k7 ?5 L2 Z$ k" H! }
  18. {
    % T2 I2 ^8 K  T, {6 h
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");' M2 z7 J1 t8 o1 p; r$ u
  20. return -1;6 f7 R1 W$ g( `  C0 r
  21. }
    & c* O) i9 e' ?# Z: ~! u
  22. else
    + ^  F; d) j. n3 m
  23. {7 d# o- a- e4 k$ `1 q. B8 R
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;, G% K! F: M/ E: E/ I5 V
  25. }3 N& L* N% u: ?. o* G) X) B' v" \
  26. }
复制代码

2 e. B" b: s7 t& n; W; E7 n! ?1 @# w, A7 a$ v/ t- R

1 I# w5 r4 Q9 n
$ M8 p9 L) k8 q/ L0 l4 O
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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