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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 8 A# W+ I5 M% X% ?8 M% y4 d% D% w
! d, u# g5 N- o0 ^( g" @- m


" `4 U1 H$ k! q, b

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) k* A/ S8 ~$ g# I' S  O
( g6 ^, q  q5 i8 C8 l2 ~) o) s, b3 Y1 t- a

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。


! C! J) }  ]0 G( e# `


! Q" m! |/ _/ h% M5 x

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。

    5 s1 ^. d% ?7 s4 L! Y) \) 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。


" w; k5 K; A7 ]' H一、HTTP网页服务器
  u+ E( K3 ~' Q  g4 u' w

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)
    : x3 [6 u. L* o" u2 c9 N0 P
  2. {* u1 f  ]' b. p* f+ W, G- @
  3.     struct sockaddr_in servaddr;' D& U& a0 a5 \; G5 S; b- n! F! g
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    3 a* J, M3 s' q$ ?2 `$ [5 k
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 {' S& [" i, a' {0 [5 H2 I' }
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    % N& b' i) |6 w
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * R0 m/ o. _- t4 l8 N- s( m; x
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ! W7 k/ j' w& h5 i! I3 w  c
  9.     int ret;
      T4 f& \1 L3 J* }) {/ A4 `
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 a* A5 z) @# @5 _  h; A
  11.         {
    , K  A, e( ?1 _/ {; Y: X  C! s
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + Q. \" F, z; W0 `5 U
  13.             return -1;
    - ]3 e" E4 }3 `7 h. _
  14.         }$ x+ O, C/ \+ J( `# [9 y2 \
  15.     int on = 1;( U! u9 w4 K" o/ x5 j) C4 `; p
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' l( V( W+ }% c. }
  17.     {
    " a) X% G+ c# o3 O
  18.         printf("setsockopt error\n");0 q, `  r, E. E; @6 Q% l( v
  19.     }) [; ^! [- |; H0 D1 ?+ ~; X
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    6 J; O0 i1 ^1 n+ Z+ A
  21.     if(ret == -1)
    ! b+ L" A) p1 i( g; r
  22.     {
    5 V% y: q% t, N3 p* P0 L" d
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");4 E! M3 X% r  P$ f" m  s9 T
  24.             return -1;
    & {# b2 q+ }) s6 D: J0 H9 {
  25.     }
    7 s- F, `* x9 n6 x! |2 D: y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 N# w  c: g2 {) C1 m
  27.     {
    . [: L0 Y) w$ Z+ s" l* L
  28.             printf("Listen failed!\n");
    . `5 O, K5 ~1 h* {0 c0 b; M6 g" y+ U, ~
  29.             return -1;
      r3 k. w& |- K
  30.     }: X( [' Y( Z! o" S
  31.     return 0;
    + `6 I! ]1 j0 T, l) S' c
  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);( d/ ]% D& S3 Z( `3 C; L. G6 z8 R
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)) i0 D8 F4 h" K1 d  J2 J
  3. {% \: y$ D' U# ~2 f
  4. 。。。
    , m4 x& d2 `4 ~+ b4 o0 a
  5. while(1)2 `) P* M) o/ ^8 _# q/ a  |
  6. {/ B, L% N  ?% \( [; C- P. @+ ?( B
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);% S1 C4 F4 ^; P! f: a
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");: s  @7 O$ s1 n! B9 N" G
  9.     。。。
    . F, X4 h# }+ c
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & F3 _% E% w- b5 q
  11. }! Y' s# }8 h3 S0 V: D
  12. 。。。! @- P. U$ H$ [2 p7 O+ g7 R
  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);
    $ S/ h- V. G& l8 u$ m
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    , X) Y$ r" q# }5 l
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
      p7 y. k; l7 ^  G$ n3 z! P: b" r
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;$ y! o! M0 H+ c
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    6 Z% P4 I, L" y" S' S1 [: M7 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;# ?4 z5 a: t' ?+ {
  2. pthread_cond_t pct;
    , S; _( k' W$ ^: K
  3. int main(int argc, char* argv[])
    1 T6 Q* u7 h3 q, l' x3 u4 ?2 k
  4. {' N9 I5 e( V+ M8 K8 X/ N
  5. ...2 ]1 y$ E( j% O3 n  O8 v  R( O% @
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);3 t7 L4 k! I1 l! A& E, o
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);) l! Y5 m  z1 o7 N! y/ ?# [' `
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    8 L+ V& q7 J5 \0 v& _  ^% e- [
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);% H  ~7 C+ d' R/ w% q3 W  J
  10. ...& O/ J) p- F9 `0 I( @1 }( C
  11.     while(1)
    0 J" }8 H" q3 v. z4 x! q+ K4 s
  12.     {
    7 d6 R, [9 w8 W, C
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 U: x  ^4 X' b* `. {  ~
  14. ...
    - n' q8 w4 x2 j* E! k6 l7 b) i- Y$ R
  15.     }
    / p+ w8 j) Q# z) U: t
  16. ...' M" i- l0 Q9 q/ K; R
  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 ]1 }  b$ e9 F9 G6 y: p
  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" \
    / X) T( Y9 Z. q8 |/ W
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    $ t* n& g: w0 S9 v2 z# X/ G
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \8 h, n( w7 d+ X! S/ C
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    $ M# }5 o5 {7 i" E- d
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"5 G% f4 b  ?8 T6 b# G& z6 d. `; m
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ! j/ U! E1 O0 r1 A
  7.     printf("preparing header\n");+ N5 S5 B0 w; {% y/ T1 E3 n
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# E  u- Y' U* a9 B0 g
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \3 z5 ^& A! V6 o9 M, {# w2 F$ Y
  10.             STD_HEADER \
    5 f1 ?$ W$ F- D3 C) [3 I; S
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \9 @, k) k( A5 K- [5 f+ z, m
  12.             "\r\n" \
    : ~5 E) w2 g9 ]8 L
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 B1 w5 J' [* h9 ^
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): d- O# I9 \" |
  15.     {/ C$ D# |  r6 \* `( C$ z) c
  16.         free(frame);7 ^, n1 p8 J9 ?5 G  @$ F
  17.         return;
    / q0 b! f1 C5 O/ c- p4 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" \
    " ]; z- w3 F9 V% a6 I) t1 u
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    & x6 P1 z0 U% I' C  k
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \8 j/ h) ~( F% [1 \
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);( S7 o" g  B. Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    7 u; u3 m4 t7 L' N4 Q$ F
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 ^2 A0 K4 {0 R. J# F2 o
  7.             break;
    " u1 i+ ~7 w. q
  8.         printf("sending frame\n");7 P! v8 e5 A! k% l* H& v
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    " {! q% h  ~+ j9 e, [2 @
  10.             break;; o! N; [) T$ p4 O9 j/ i/ u& r
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 p$ u* g: z/ j- w7 B
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");4 F1 [( t  F- d9 o' Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 ]' l( X7 n- y/ }: ^$ J5 e1 U
  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。

/ c+ ~& G1 x# @/ Y$ \% x3 {- o" I

* g+ q) ?) h' N4 q5 M6 ?- `. L
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
& ~4 _2 c2 T4 g0 o7 ^
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
      a8 G3 _2 @9 |4 @& ^* A
  2. {
    4 k# Q* f3 q! r( F
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    : K4 H! ?% U$ O
  4.     if(*socket_found == (~0))
    3 }6 y) S- A# V) _
  5.     {0 d. H3 Z3 S& j* b/ _" c
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");8 m2 ]/ G6 x6 S) z
  7.         return -1;
    ; F) [, A  }, H2 W: X8 c$ w
  8.     }; _( D% k3 A: E4 a- L% ]; f/ f
  9.     addr->sin_family = AF_INET;' y* o) p2 R/ \
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 B  \; Q' i% x- q: w( O
  11.     addr->sin_port = htons(port);5 c/ {8 |, [! _; R) t0 J% i# T$ ?
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 }8 ]4 k6 c6 e
  13.     return 0;
    2 a0 [" R3 z9 t; H
  14. }
复制代码

+ p& c  v' y( g$ R* ~+ _; ^
% s, ~- q9 W0 u1 o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:- [% t& w4 n, \; y8 s/ ^' s
( e( B' Z" z9 _$ Q, p

$ l4 q/ n& G5 l" w, E' H/ s
  1. while(fend > 0)
    0 C" f% |. X% ~6 Y
  2. {
    0 z8 L9 t5 Q9 b: c2 P
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));: Z4 N! b; |8 f' T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    4 x5 V( n1 S' R  J
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    $ n. E; d! y" r
  6. {; Q3 n( Q) H5 K$ ~1 E' j
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;; Q/ @7 ?! m) O! f
  8. picture.fin = 0;
    ! M1 C2 I" ^: R9 S' J( ^
  9. }
    2 Z! q) G6 N. h
  10. else: F$ Y1 m8 m1 [/ A9 D8 K
  11. {! S# k2 J6 w& a5 Z3 i
  12. picture.length = fend;4 E, C- T7 F% K: {) F  X+ M
  13. picture.fin = 1;/ L$ H$ ]* ?* \, h( b
  14. }$ J; l6 Y/ H0 t, Q
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      S4 t: n+ P0 S. ?! `9 s* L1 L
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);- T( ^8 o7 G1 y# l1 _3 s7 V$ S
  17. if(sendbytes == -1)
    / L9 L, f0 h2 U/ U- x# G9 ]
  18. {
    5 x/ y7 o5 G3 ~* h7 o* [5 J
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) e* }( f& ]/ h! \. k: w, P1 j4 O
  20. return -1;
    ) W6 J. m$ l- \
  21. }
    , M% B! z# p$ O2 S6 Z
  22. else
    3 R% z9 p8 G& L; M& a
  23. {/ q# G& w+ I/ {9 ^+ I) N
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;3 F) ]# ^1 a- t+ E
  25. }/ f( }* V& c9 \& V: b) J* F: @9 `' o/ z' ]
  26. }
复制代码
5 r# H+ C$ E0 k5 r6 `- S- l

2 q$ j* A$ S4 N0 {# P: @

) Z! l6 _; b  i: v

& O3 n3 A9 g" `7 kiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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