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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 - D- i9 D- g+ x0 h$ A7 ~

- R% i# H6 ?$ c5 _

, j6 ?4 m# N' S

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- f5 Q; X+ O  J+ W' F  r( S- }

8 M8 H% f, e& \# k

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。

% E3 t& G9 j" @9 j4 y5 Z  O, ?+ j9 P


% y7 \5 @( o  ?; g6 i

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。


    : Y. C  D# T$ Z( l/ `$ c2 g& 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。

8 F- K3 V2 r) `( h- Z% _  H
一、HTTP网页服务器
+ a) B7 i* {: i; z* J$ @3 ^

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 e( q0 k. M/ s$ v, ^5 m
  2. {
    ; `- p% a. |; `( M+ _/ {- G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;6 F/ K1 K& L4 \) ?8 @0 T0 ]* U  X
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);* X1 {; @: t" W! z5 i9 V
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    6 L* ^. R! }- Y' N" n
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    $ c2 T$ N7 Z3 ?) m8 z9 W, ~* }
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 T) l: Q, r" S( g1 V
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    4 Q. Z& k& ^8 b% s9 J8 I
  9.     int ret;" s/ ]( r3 Q1 Q; E
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 x6 B& ^( P. `- |0 C* U5 R' e
  11.         {
    4 `5 \8 }4 U! I
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);0 X, c$ \* ~7 |6 U
  13.             return -1;
    ! |5 \# y1 C" A! A/ m5 C; P
  14.         }( a* h: V/ `( Z! t2 I
  15.     int on = 1;4 u, z2 j! F8 v; B
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # d! r/ K  U5 R
  17.     {+ a/ K: O2 e; Q. Z$ X
  18.         printf("setsockopt error\n");/ u0 L' |% R3 N3 @
  19.     }8 Z" W5 F5 T3 N; E) w# x' M
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);4 U$ f3 x& M- G
  21.     if(ret == -1)9 I) [. W: t! ?, s
  22.     {
    9 t4 |) g9 w( O
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");* D) }! S( X1 A4 k5 I, q( m  H
  24.             return -1;
    3 r, t5 z' V8 F+ T3 Z& S; @
  25.     }
    " d0 N8 M5 _$ G5 d" U: }/ R! n
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * b  _; J6 k- _+ s1 Q
  27.     {- g; k2 J1 l, \3 J
  28.             printf("Listen failed!\n");- y5 }# ~; ~) v+ \& E
  29.             return -1;. j7 D2 ^7 L  g8 U6 ]
  30.     }1 |) |/ f! n# R1 R3 J  c0 j6 C
  31.     return 0;
    " R) D) q/ }; a- f( R; 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);
    8 {6 E6 _* R: K2 c
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 Z8 r9 V1 k1 r3 x/ ]6 @) {: P
  3. {. o2 I2 v3 y. c
  4. 。。。
    0 s3 d. P( f$ W' A8 u
  5. while(1)
    - F: I$ M6 k- X0 e$ ?$ `5 a; V" W
  6. {: t  [8 Q' M% f
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ! X9 G- p* b( A
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    8 ]8 m7 p9 F8 }! a1 `; ?% E$ g
  9.     。。。
    ( v" Q4 w+ T& o/ q! N1 J2 v/ s, c6 w
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) h+ V: Y- R/ T- o& o0 v4 [
  11. }
    3 o9 C% @* W% Q2 p
  12. 。。。) X' T6 F- ^5 f' \- U! `5 N2 O2 Z/ y
  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);
    ; R6 [7 K" |# i, b4 f6 R/ @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    $ f, w3 i6 V$ q& ]# n
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;3 ?' K& X$ F) a% r
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    6 F+ y; N! N* N) i* k$ A3 g( @
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);& N. z; O4 M4 Z) G
  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;
    6 R! o2 x+ ?$ [0 d8 c6 T# R0 R. |
  2. pthread_cond_t pct;  |+ \( C3 {" u2 F
  3. int main(int argc, char* argv[])$ f3 W; M8 e1 E. Z
  4. {- a* A  p5 p( j2 }, Q& u. ?6 K+ ?& _
  5. ...
      w4 P- K. \+ c  e) p: Z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);" J6 j* c2 z8 @, m: `
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);8 G1 V. l7 m1 K) N
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);& r  k' F" ~. J% v+ M, f# K4 u1 P! o
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    . c3 B8 c" o" S) |% j
  10. .../ A3 t( y2 n/ i) m+ j' j& p
  11.     while(1)
    9 W) ?) U  q- H
  12.     {. u& q! a; S# E- a5 F6 L+ ^5 h
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);/ t% \5 C$ F1 f5 {
  14. ...
    0 R, s9 b0 x; ]
  15.     }: m3 I7 ~; W$ `' _- h
  16. ...# q  V: P) k8 h
  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;">* d. U6 U/ p3 d7 j
  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" \
    ; H. B! b: W( |6 U2 z( _9 s5 p  ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \# H2 r* K1 S6 d' }0 L
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ' n& O- ?5 y7 R( }! S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \% L5 x6 x  B% F& A) k
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"# W. u( \# i3 c9 X
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"# R+ {0 E4 _, h, \$ T/ b6 F2 u* w4 M
  7.     printf("preparing header\n");/ L* G) j9 y# t: _9 U5 ^: ~
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \- P- R' [, ]5 b) o
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    8 L. o. z6 d9 F  i- N9 z
  10.             STD_HEADER \4 o8 ^8 W3 o  N4 g
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * [6 b* i/ |1 s. j3 s
  12.             "\r\n" \
    / o9 f8 q+ s$ h
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . G: A2 ^, `6 U; h  ~0 P+ M
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# Y' l2 C- {$ }! d0 u/ @: c
  15.     {- }& b$ t7 G$ \) T0 @& j
  16.         free(frame);3 ~# Q1 j+ \) h
  17.         return;: t* N# y: i" _! m
  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" \
    4 Z. I7 w& }+ v4 v( G
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \; k: F9 ]) _3 w: N
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 \$ v- n/ b: j  {# w# d
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);1 w+ ~- I/ U' R& l1 }* u
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    % j6 {  z* x5 q0 B- }7 [, H0 T
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 N. }5 s3 G0 _6 @2 s4 Y: t! q
  7.             break;
    + [& z( j( Y% r7 U
  8.         printf("sending frame\n");* @' u& F: l+ Q) c( w
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    0 j0 w. v4 m/ m
  10.             break;8 t7 K7 r* q' p% B- M* v
  11.         printf("sending boundary\n");
    . U  @* V$ e& Y% p1 Q
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 F* ~8 q# }- C& w- k. @
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - j8 r6 V5 K2 ^# d. S( z% @1 J. P0 F
  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。

4 }7 L' |7 O+ Y* Y  o

$ d' t" [9 c/ ?% d
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:! {$ _6 X) m6 Q% j( u
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    6 V& l7 W" d$ J% Q; V$ S
  2. {/ g6 J6 u4 I& C6 r$ q
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);; n+ b- s& Q0 c0 U
  4.     if(*socket_found == (~0))' x' r1 ]) e* s' x3 `0 l- Y
  5.     {7 Q6 z* s6 B& H0 H- B+ K7 d
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    0 ?  Z$ x8 ^1 X! A
  7.         return -1;6 t, d9 J, Z9 x& F
  8.     }! d7 U$ p) X5 ^4 R2 o: h! G! Y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;$ N8 c9 u4 w1 G; ^7 O
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 f0 f# {. Z: k7 \
  11.     addr->sin_port = htons(port);# G, V2 ?( B5 E% ^& e/ G' F- z% ~( n
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);' E" G, B) p9 ^* ]$ Z' Q5 V; F
  13.     return 0;, B; m& b* u8 K0 ^3 l
  14. }
复制代码
1 R, c: |' K5 ]5 `# r' O$ j
% d  K1 f" n5 H$ I3 C
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:" [- d" \3 ?, ?/ Z! d
7 G; A* t. x6 S2 W

4 A# f7 t4 b! B/ O7 f& Q' G9 ^+ `# K
  1. while(fend > 0)
      u4 X# B( n9 q& I
  2. {+ Z# c& A- v  u0 F
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));& W' J9 k9 ?2 S0 v
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);" O& C6 m3 p/ o
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 V  `' B/ l& {7 k
  6. {
    ( C( Q7 Y! P, B' U
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    9 T( W1 N& i3 b  y
  8. picture.fin = 0;
    6 _: Q3 |4 v( s, Z2 @
  9. }, }# B* C3 v3 t- C
  10. else' G$ v+ H+ U4 U% a5 ]
  11. {
      U% U/ t" S1 ]; W+ t4 x# _9 Z6 D
  12. picture.length = fend;8 j( P; ^/ L! J' O
  13. picture.fin = 1;
    # e+ {# l/ N  u- e# Y5 y( H
  14. }; O" w# {: N8 ?4 h
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);% I6 U# D6 G  S/ b/ |. W7 w
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! k' L$ X9 h% f0 w
  17. if(sendbytes == -1)" n) x8 ]) p/ r& F, I; b% N
  18. {. t3 b& ~5 Q9 ^( V' b: w/ g" }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");4 M; C1 t# S& k
  20. return -1;
    ) T# q1 B# D) E  O- p' ^9 x
  21. }
    ( M8 `) r/ n- T4 D
  22. else
    ! o6 z# P# e/ |9 Y# O% m% p: f
  23. {' ~+ h7 }0 f0 ]
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; R! s- A  H/ j7 a4 Y* F3 @; i
  25. }
    + n8 m) @# K0 p
  26. }
复制代码

. W& _1 ^! u' M4 U
& q* q' S; c; t9 n6 J; y7 ?


3 Q7 V% l5 D5 }9 A
. ]( j* Z( N' P  [  z0 OiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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