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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
; T' J5 u( [9 w/ Z
3 ?3 J& `( d& W6 u

7 U& x6 t8 [. 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.html9 R$ X: ~! v; Q+ @% [7 K7 x7 O% ^
7 \, X- }6 k4 I9 c, 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。

3 M5 T) J5 P  J6 _# U

2 c# i$ H3 `, 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。

    - q; l7 `4 y" C* o$ w$ X+ n- r

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。


. L5 l! x9 [- [2 b/ j+ b. y一、HTTP网页服务器- f# \; V/ _. r; H" D9 \

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)
    . `1 n7 R+ M2 c8 s5 |- w
  2. {
    4 k  Y/ l: `' N% B: Y) \7 R
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    5 t" e8 r* w, X/ h
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ) {. v# B5 H6 H$ [
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    8 \& u. L9 A& \! k
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    2 \( _! [& U8 v) q6 Y' Q' s
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; N- {1 U% H/ J
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    6 Q+ F' `: b7 _9 ^' N; w/ w
  9.     int ret;9 t# O1 t' N. N  Z8 R" B# Q' a, j
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( F* J7 X; o  @: Q+ g% C
  11.         {! E+ h  t/ B2 Q0 m7 |
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);6 C% }7 ?6 j! d$ E* [* p% k
  13.             return -1;
    ) E- S+ Q) w/ T/ t
  14.         }
    # C" P! G7 f' o  O: u6 k6 i1 Y
  15.     int on = 1;2 f; J% B) e6 r* p' M2 s" f+ u
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)8 r0 X6 Q, r3 z- R9 s: v2 O
  17.     {( H6 p! T# I1 d( p
  18.         printf("setsockopt error\n");) a6 p; E+ v4 C& v
  19.     }3 _$ G2 @% D; n/ P* a9 o
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);8 Z8 ?+ L7 o5 f, G& I! ~9 F1 B0 O! D
  21.     if(ret == -1)
    + X5 n* k1 _/ s( @# S7 Y# L. ]: ]
  22.     {- ?8 `/ x# p* I2 v
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # q% ^" e% i! t2 G3 z$ U, k7 e
  24.             return -1;; Z1 F+ f2 v' h2 ?  S6 g& K. h
  25.     }
    # }/ z+ I+ q) T/ W% E
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)9 ]' P7 e& m- g/ u3 l+ b9 u& u7 }
  27.     {* h/ Q7 V; w7 q% H- H
  28.             printf("Listen failed!\n");# P" U7 o# @- o9 ^
  29.             return -1;( l5 h0 \. u. [- r
  30.     }/ v5 u: S' ^3 z
  31.     return 0;
    ! A4 a( y3 f) y$ l
  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);5 H5 q5 e6 U; H  ^% b6 ?
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 ]1 j* O! `0 x7 j+ {+ m
  3. {
    ! L8 t7 a( M4 `: e% b8 Y
  4. 。。。
    0 h2 q6 f% [* p& {$ P
  5. while(1)' [8 M2 P" f! d9 s- R
  6. {" N6 y; Z; w- J
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);1 ?" V3 X+ i2 v. w
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");" Q/ T& m; s2 X1 e5 n
  9.     。。。2 R' y4 c7 r: H" l
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);" z: l% F+ ^: V0 i7 k, a
  11. }
    , C% b" U( f5 W5 L3 Q6 w- g$ v! x
  12. 。。。: _" J5 R) J8 r$ D0 ]: 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);
    " M/ u3 y6 H* U: `* ?2 C& S
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;/ N! g. X0 U+ s! q& i
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;" A& B6 U1 `1 H6 H3 l8 b8 l
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    : m% {( T& a- v6 k* ?9 N
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    * F6 x$ G7 _( ]
  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;( H9 P$ i/ \0 }3 V) ^, M
  2. pthread_cond_t pct;; K! t* ~$ |3 p! @4 n8 L& m0 E
  3. int main(int argc, char* argv[])
    9 A4 N* ^$ b" M  v, p& Z
  4. {5 R/ p5 l9 \$ d  v: _
  5. ...
    3 F( q$ h+ v) Q, s8 \  p
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . M, L5 y, v. L) u) h7 `! Y9 P
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);7 V$ m9 i" l5 A# G2 J9 w
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);7 ?3 Y, h  c% T5 |. P+ N( P
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    # [7 f( I2 `' z. y5 n
  10. ...
    ) l; x( A7 _6 c+ W6 c/ j
  11.     while(1)
    2 F! o; u$ ~- @
  12.     {
    9 [$ k: f+ H# H" j
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);$ Q' n0 c  K" W' Y- P
  14. ...
    5 F& r2 E- Q' N0 A# U' @- b' e
  15.     }
    ) [8 k4 R' d% c: z
  16. ...
    1 `! M' m; e8 }2 q
  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;">
    2 {# N& D% a! ?! t
  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" \: @6 _& Y7 d1 ?- E
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ; G* H% G" E( m% M
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    & K# E/ T1 K2 O7 c- L' k
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    / G) o, _0 i3 \, r! u
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"* s0 [1 r% V) h+ B3 H& j3 H
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ; L. Z9 P) a5 `" i" ^
  7.     printf("preparing header\n");  B) m6 z, A2 Y5 t
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    . m  t# _, f- o4 O" q+ g
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    0 \0 i6 w, c. ~8 W  ^6 r" h
  10.             STD_HEADER \
    ! W. v- e  V8 R$ A, O
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; z2 a$ _5 k3 s4 {* j# Y# m% B
  12.             "\r\n" \* u. }' k& e1 j
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ E1 n. s: r, n! T
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 m  Q$ D( x9 f& Y6 a
  15.     {+ R9 _1 [" J- p) v, L& d2 ^8 o
  16.         free(frame);
    + a. J, m- A) t7 m
  17.         return;
    0 \/ S9 x+ b+ E8 l+ r& z' c: \
  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 Q. U6 j0 m9 ^! _5 a; h
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    + d- I; q  j% c" |$ t* ^
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \5 f! K2 X" q0 X- O
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);9 z9 }- n# m( I. E* s2 M8 ^5 _
  5.         printf("sending intemdiate header\n");% @9 d. _1 `# M4 S4 z, D
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' f! f2 V3 I8 Q0 U# m/ `
  7.             break;
    1 H: U9 f0 [8 J. d* _6 I! V+ _
  8.         printf("sending frame\n");
    7 M' G+ F: R2 }3 L+ I( x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)" ?1 @- {% n5 V) W% s5 `2 U* K7 p% i
  10.             break;* Y4 W7 q4 M/ D1 s! f
  11.         printf("sending boundary\n");/ f- n. j/ n  D5 u; q
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 u$ U/ \$ p# L
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 ]" q4 f$ w- z7 X$ Q( g3 X
  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。

/ O$ m; e+ B: K  E/ O! M3 d* J


3 ?2 \+ G6 E+ F0 \# Q, M. ]二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:# \& v& M5 \: M/ T* H
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ) V9 E$ x- y' u
  2. {
    : E% ~* G* S8 Z  F* |
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);. J& K  Q1 A5 N( _$ w# x
  4.     if(*socket_found == (~0))0 k- ^2 |' j) ^
  5.     {
    : Z. g: B! e5 ^9 {) H0 f& ]
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    - O  a" O( i4 ]
  7.         return -1;, B6 y1 `  I) _' c9 y3 ]
  8.     }
    . _4 R5 b2 j6 g- \3 z4 `! a/ P
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    : w# i, X! h" U& `
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 J5 e0 O( }, i; ]# z
  11.     addr->sin_port = htons(port);! a7 U1 ^3 Y  z+ f: K4 H
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);6 m- H! a, N9 M$ U2 P$ _# j
  13.     return 0;
    & l' \5 G% e% q! D8 e6 T) p
  14. }
复制代码

( t6 R' D$ `/ N9 M# @
2 X. {$ h) y  _7 S4 K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:
* s1 Z( f9 M% }8 `- m1 R. k
5 c- K! g* V- W* J0 u: x
2 h, s4 c- c2 Y$ l& O
  1. while(fend > 0)" w8 l$ U" C' F4 C* [3 [
  2. {' y% B; g8 s3 Y8 N
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ) Q  {* f3 i/ q& n. [" K* c
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);& o% ]. O0 o) w' M. n/ _4 ~
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . E; e$ K* ]: v# x
  6. {
    ' y- q5 L9 D' y- ^% C/ Z
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    0 ~$ h+ ^' T+ J) M! w8 {8 X
  8. picture.fin = 0;) I( v# D0 ]5 T1 c0 j) W
  9. }
    - z* `7 n. V6 D" J, _3 q' n
  10. else& r2 ~3 z- j1 b/ t2 G# M
  11. {
    * l, w/ A. c! G% W$ w
  12. picture.length = fend;
    % o* S" C& g* Z; m9 x8 A% Z
  13. picture.fin = 1;
    7 g! O3 D. C1 Y$ Z, {! j+ f
  14. }
    " F# a7 p" s7 `) o
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : I1 \0 v9 j/ U8 ~) Z
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - T* k, v- k( A+ J( Y: P
  17. if(sendbytes == -1)2 g0 p* f+ {2 W1 O: U+ s
  18. {6 E$ n* p# ?- \6 z
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");6 S& W& {% m9 l4 v
  20. return -1;6 A9 G# L' u, H3 P/ M" `0 _
  21. }( F6 w7 z+ v% \3 R
  22. else. W# t8 }# D/ W$ j: a
  23. {. A2 T% o  m2 k1 ^6 f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;* I4 s" z& s6 {/ z! p
  25. }9 c5 v2 \" m) g! J
  26. }
复制代码

0 _. @3 d! g, r; g7 h- E8 b6 M" O) i4 {


4 B8 d! N8 A' p6 t. [! B* w+ t3 O% l% \0 J( }& r1 h% c: M
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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