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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 ! N! D) i% ~  F& T) L5 a* D' C

  }& ]& `4 j. q+ t# j' d

- i+ P0 Z7 w1 E  v

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* I7 j0 h9 X) {

* n' D$ ~/ O$ E" q& G+ 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。

* J; w' F4 L/ ~! J3 r# a9 ]2 N" H


' s  Q1 N0 a7 {6 D

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。

    8 Y( ~$ U& @* e% l8 D

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。

9 f. |8 e2 H; `' l$ ~6 v$ n+ s0 S
一、HTTP网页服务器2 _* _/ K* V: n& _

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)
    9 N  v( P/ a, S% R1 s8 m4 F; ?" \
  2. {# u+ w& Q! B4 |- S. J8 O) _5 z
  3.     struct sockaddr_in servaddr;9 r' t/ m0 I$ ~8 m( i
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);8 U, ]$ Q8 |8 |  Q- q) E; }$ a3 y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));) N0 p7 z2 ]9 T
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;  ~- \. I. v3 ^! i& _' z# E7 g
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* ~7 V& t2 l: u" Z. B8 \# d
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    # k' T: f% f/ _$ m6 P
  9.     int ret;
      z; |  a* R$ }$ l. r
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; D; i8 C3 [, w8 S2 D
  11.         {
    # C, d, X! t1 B; \5 l+ l8 j
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);" s  `. z* U& ]! a7 A! z
  13.             return -1;
    8 x, ~6 }/ ]) I) g
  14.         }  M, r4 S$ T# F3 u7 P1 N
  15.     int on = 1;
    0 }' Q/ _% S) E  s* i
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0). [3 y! S" ]& Z6 g7 q
  17.     {
    # ~4 @7 V" q3 m; c* R5 E
  18.         printf("setsockopt error\n");8 U8 P' {& F3 D$ b( G- @  h
  19.     }: d# J4 U3 J  @8 T0 E; ]
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( |' v. @- W- l. e1 @/ I
  21.     if(ret == -1)+ d- ~7 X8 B3 Y) A  \) v6 w
  22.     {
    4 ~( N% {& [! |6 z0 w
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");7 x3 A, N" h" {% F" n- ]7 J
  24.             return -1;! \8 e9 e: r2 {( g
  25.     }3 L& F! F- e8 J3 S0 P  v
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * e# b6 x$ Q7 W/ z+ d& L( P$ ~
  27.     {
    0 P% o4 A' u- J% U- _( T+ I% c
  28.             printf("Listen failed!\n");7 q* d" t5 t5 {$ r; p+ F8 M
  29.             return -1;: S5 j5 v9 b. v1 \" B& q. W6 a* N
  30.     }
    3 p" G" V+ |7 b  h0 D# K8 ^
  31.     return 0;  N4 n8 }% q) U2 [! J) m
  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);4 V8 W2 d' T6 b7 J" r9 [
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    / o2 }: U5 R) E0 v* _
  3. {. H4 a* ]" d& R9 d6 P- M
  4. 。。。/ \! u( O- t' n2 {1 v. Z& C: K# P
  5. while(1)8 z, b2 B# \/ S6 Q( c
  6. {1 J) z& r% f" P( Y4 P
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    9 \9 t, K: S  E9 `9 ^* O( M/ Z
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    $ w. L3 A% k/ [+ G7 E
  9.     。。。
    ; }: N6 T2 _3 o
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . b) P$ \. ^* ]  h. @) E7 ^2 l
  11. }
    7 t, @' U5 j0 O3 b& h
  12. 。。。! c% q, R( Y! O& w) q  U! 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);' e$ _& `) Z, U; T8 c
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ) I1 D9 o) B$ L2 A! U% }
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;* q  B( F2 S* y6 |9 @7 V& c, x2 y* P
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;2 q  c( ]/ \( F/ w. v2 M: R
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);3 U9 v) j! X, E0 P( ?; z
  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;, V: v, {9 ^/ ?" x! C8 |# i0 F
  2. pthread_cond_t pct;+ S# o! i4 ^/ Z4 J& \
  3. int main(int argc, char* argv[])% e. }# t1 b0 u/ B9 Q
  4. {
    & @2 o7 [. J  w$ b. R+ K
  5. ...
    ) v( \3 V- i( J
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);$ q; x5 ]; {+ V) B/ P5 p& [
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    + ?# K* v( C. @3 Q, U/ p; F
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ t- ~  d. [2 R  g  H' t3 @$ s: ?
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    8 V" c- Q) t# X  U) \' g- [
  10. ..." y) t7 m# f2 _+ Z: a5 @
  11.     while(1)
    / S; O$ H  m8 h' ~; U
  12.     {
    " Q9 A% V6 P$ ?# E: r
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      U/ V- e' O) N7 r! }- E% ?8 M
  14. ...
    : z; X1 x  R$ X& @2 a# D+ }
  15.     }
    6 I. Z+ H9 {. w6 u  c9 [
  16. ...
    1 z0 J9 h  j7 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;">& W8 ^: Y$ }* S0 ~
  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" \) a9 P8 P4 j/ p8 m" P. ?% {/ k
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
      c( |6 W+ Z4 f
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    - X9 f3 p. P9 ~" {" t) H
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ' {0 Q5 H/ W6 e, W8 j# ]/ }7 ^
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    - `5 A, S3 {3 Y) r8 P
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    4 X- b7 u2 L, S  P  ~
  7.     printf("preparing header\n");( g8 P: @! A2 P. D
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# r# Y& m& y9 K0 x
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    2 q& p# ~3 @6 `
  10.             STD_HEADER \0 G5 j, B. k9 Z. }, s
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \0 E, y6 V) W2 \7 J6 X. d9 ^
  12.             "\r\n" \
      V- @/ ]- `3 ^/ g8 c
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 E7 [; _* O6 V3 z! e
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 d6 j2 [8 d9 ~: c) T6 E
  15.     {
    : P7 [' w" X/ r) ?1 E
  16.         free(frame);2 `5 u) \5 Q% d6 @1 h9 P
  17.         return;
    5 V4 f1 B/ t( L7 T8 M  F0 S
  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" \+ P9 F. H# @8 E6 t0 s! ^  p7 g
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \9 A8 u8 P/ l* N, N, ^
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 w: O' E% Z% }5 Z; q& H
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    & J" J- K+ a2 O& G) B
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    / W1 J' |  R+ `: N
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , z: P1 B0 F6 w: S, H. V" M" `) l& U
  7.             break;
    2 j5 n; v. S9 @5 z; r0 ~) B
  8.         printf("sending frame\n");
    1 \3 e& s, B* S2 R8 |6 h7 ~
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ; u  l' e4 w  p7 L, Q% O9 r
  10.             break;0 V& v% I/ B: `0 W. x, Q
  11.         printf("sending boundary\n");* m' d) g1 N, E9 G3 _
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - @* f$ V) |  Z" z% ~
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + j- m, J$ `  s/ X6 T
  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。

. V  f! i4 z' \/ |4 p

5 r7 i4 x6 Z7 [  b. C
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
" Z* Y! l& j/ g& e6 K
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    8 S; b& {' z: V, w% K9 j0 l4 j) x  r
  2. {& Q1 {. L' b; C" W; r
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    0 r( l: e. {& {" B: [0 U& F
  4.     if(*socket_found == (~0))
    : @: A5 n) P) v
  5.     {
    3 o  a; h; @, ?- B* K6 S# s
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");7 G, x+ L2 j8 @- E8 {( H
  7.         return -1;) u4 D! z3 H% q6 b5 [0 ?6 C
  8.     }8 N1 Q1 g8 U# @) y! v; e
  9.     addr->sin_family = AF_INET;( h( v" o! q+ O  l$ v8 K
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 [) ]1 O* t' r0 _: T9 Q
  11.     addr->sin_port = htons(port);* J# x, P. ?0 p( d4 Q( F! R+ o
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);# h, c5 l- |3 b. d- L
  13.     return 0;% W$ D$ H4 ~3 f2 b9 I, E
  14. }
复制代码

1 Q+ j, l. }& ?5 \( O) }) J& t/ D; [) o3 ]5 n- z
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:2 Y5 d) J. A7 |4 T! d* }

* f0 ~+ Q! |/ F7 b% k7 X( U% F8 G
. A% W3 J1 `" l) K
  1. while(fend > 0)3 _5 f$ Y% k: L" g
  2. {# n' w! C1 L# w% ]$ ?
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));$ U) F& v' E: N4 d& o1 C
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);0 T4 E* @1 @# d6 Y  I  c
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)! e6 ^* P& y0 B$ q5 M
  6. {' z( {! f* u. |* ?% s& U  s6 a
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    + p; k- S; {6 j  }
  8. picture.fin = 0;. v) g6 H$ o7 A# v: \
  9. }+ T. G8 o6 w1 K/ x, o9 h$ l+ X
  10. else
    % `+ [: \' O8 l8 N. Y
  11. {
    % h7 E6 ^; Y# T3 l
  12. picture.length = fend;
    ) }0 `- \) M: u: f/ R* N
  13. picture.fin = 1;
    : e: S! f% e( M. p: h
  14. }
    / W& Q+ l# q0 E6 J2 N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ! v% U8 V& t/ t  v
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);6 G3 B/ s0 M; g$ T0 I+ i
  17. if(sendbytes == -1)
    & x& m  t/ X" [/ g7 D( A* a7 F: P
  18. {$ L% E/ e' q# a. K3 v5 \& X
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 O9 ~, Y/ d* V
  20. return -1;
    2 e4 D4 ~) g! |9 q4 K% ?
  21. }
    ! J* l- p4 m2 a5 D# c7 N
  22. else
    0 z4 e) m( C/ A6 q: C* C5 w
  23. {
    ! a: j6 ?1 h! a: _9 G
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 X; }. P- R- H- j% D
  25. }
    $ a( `+ {) Q( m" j
  26. }
复制代码

4 s% K4 X8 {& [
: H, ~- x4 X% b1 B! ^0 t' `$ v

* O' l) D1 b4 K3 n) c8 x7 s

9 A7 T: B' w8 V1 \& v  {iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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