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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 * t3 m( T# K5 F8 k

  u. u7 [6 k, U- u, V7 V


9 r1 ^: `3 ~+ P+ {+ @$ w& w" z

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' E" b% q8 K% @- A! T+ h9 l

+ I' w5 Y0 ]: E/ g1 M

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。


& X  C7 Z- ^7 X/ Q3 G* [

8 U, r" x) T7 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。

    + X0 k& M$ C& O  k

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。

# g8 D3 A* d, m9 K6 e
一、HTTP网页服务器
- a' ~7 c- _0 c# W. y. B4 [! q

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)( M, K% k' v. N3 y7 j' @' y
  2. {; c4 V. z3 o' k3 d5 O
  3.     struct sockaddr_in servaddr;7 N; f3 G; z" ?
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);. u# A4 Q/ ~% G9 u8 A6 U
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    # d( H; {& ?0 q7 Y' @( v( r
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% I. b  C2 h: Q! k2 u( S# s; t- M
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; n/ r+ f7 g2 F1 o' }1 {4 a$ E; O& d
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% W$ _6 {# ]- u, e! i3 }
  9.     int ret;7 M& X" ]) s1 a) |5 n  w
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : h6 L- ?: ^3 u- p* ^
  11.         {
    + t9 t5 T* F. Q1 H: p" F+ x& b
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);; Y4 ?4 ~, v) D3 X! d
  13.             return -1;
    ' Q1 v9 }( f+ W# G
  14.         }
    0 w* o, R. s  K
  15.     int on = 1;$ r- N' Y$ o' x/ }
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)! }3 I" d0 I5 s$ m. t9 r
  17.     {
    , {; N. h! @; b
  18.         printf("setsockopt error\n");, f) i3 b) |2 |+ ^" c: t9 H2 X
  19.     }
    0 h% E8 P9 c' h/ j* s; K3 ]' S# @
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);% j0 W) {8 P' ~, z) v) }" D
  21.     if(ret == -1)
      ~. C) o$ N2 q) I
  22.     {1 O3 i. D7 y6 V
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");5 ~) g5 O& E; @! I
  24.             return -1;6 |; e/ ?; r0 \7 }* W
  25.     }
    * C5 L1 `4 `( @. ~
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & w6 ~" m/ z$ e& L0 Z5 L
  27.     {
    " m6 _' Q3 j2 p& \. T0 X) c: }
  28.             printf("Listen failed!\n");; W7 ~" ]/ ^, O5 y. L; O9 l3 C# a
  29.             return -1;
    / Q3 r3 M9 \# v) N7 P  L
  30.     }
    6 ?2 a+ Y8 ?  J4 V! A) Y
  31.     return 0;
    ) R# D/ ?$ B! \. 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);" p! t& K3 m: h- S( R" x1 x
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)# w1 P* l$ q1 r( K1 s
  3. {
    1 V8 E' Q& y# b
  4. 。。。7 \9 T0 g2 ^  O; O- \3 D! |
  5. while(1), @; \; N2 V2 W& V/ U
  6. {$ Q# [; f; X' |% o  ~5 _7 t
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    : J4 k5 ~" m! |) O. U5 m
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");7 w4 O/ o* y0 I2 l
  9.     。。。! p7 }0 ^( a6 O
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);. O. _  o" J2 C# ]3 I$ X
  11. }
      n7 E* t1 W. W: r% h
  12. 。。。
    . E: O" n! D) i2 ^4 C1 t
  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);
    ' V9 S, O5 f( K5 K( D/ Q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! Z+ f* {1 h2 o+ }8 f
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;1 _( s/ V$ x1 x' u
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;9 |5 v  S9 j. N# z* X( Q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);! r. X% Z9 `  f: L% Y) L
  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;! M8 B! D1 W$ m; L
  2. pthread_cond_t pct;
    . W. o5 l# u4 t! s! a' a6 P4 r+ T
  3. int main(int argc, char* argv[])
    . D6 k/ o5 s2 a3 P* C
  4. {
    : t- J2 q. Y$ o3 [! N
  5. ...
    ! S- K7 e9 E1 q  w* M
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    6 N2 a: q% A% v% p/ Z
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);! m+ e' z! |  D7 O
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % s6 m. m# e! g" F5 {( C$ C# h9 g
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);  q9 N3 I& U' W  n  P7 t: u4 V5 W! s
  10. ...
    $ a9 v+ g/ u) ?" ?9 a7 ~' y
  11.     while(1)0 j4 ?! D! E, x# d; u( ~) z
  12.     {
    * L5 o2 m  T) D
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      T1 r% {+ W: o# b* i
  14. ...( ~* ?+ S6 i& L$ g
  15.     }) F7 `6 N' `' i$ ]
  16. ...$ x3 ^8 @" u) i, a* q4 K
  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;">/ P/ [2 q) F9 d$ q2 H* X
  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" \
    3 b: E! Z, L6 j1 h
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ( P3 e* r: Y+ P: g  j/ a
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \) B2 \1 _6 p* b9 H9 Y% \8 B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    - w) m) R: G! F# ]7 e* `
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"6 v  M) Q/ `# f0 Y9 W' b
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    + ]  S8 i, ^6 L+ l
  7.     printf("preparing header\n");
    ) x# x! ^# S) p/ `: [0 J' }6 w+ u
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
      x  L& D! T4 O; H' ]& v
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ; u3 h7 E+ z6 I: W, `& C! K
  10.             STD_HEADER \
    6 L. ], S* P/ f* u9 P* t3 C2 b: f+ R
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % }, N5 f! D/ m* A$ ^
  12.             "\r\n" \6 x. P$ [  z7 z* Y6 r
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! r9 F4 c0 G8 Y, X0 M0 m
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ ~) f+ V( G% ~  ~
  15.     {
    ! L! f, h4 K/ ~/ w
  16.         free(frame);
    . V1 V6 K3 L* r; {
  17.         return;) S" k6 n: \# Q2 I! B
  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 B& D5 A/ l8 l( m( I) ^
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    4 M6 b8 L) {0 \$ _( v
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \  [! J' V- `' d0 D2 X7 B6 s
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);4 j' `( \+ K' U5 T
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    5 Q. {# x6 N5 _6 l) `) u
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* s9 S& x; f/ ~$ r, O# Z6 h7 x
  7.             break;/ e$ v, [9 s( y& A8 i
  8.         printf("sending frame\n");2 @9 O$ X1 o" @& B3 |# Q5 c6 C
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    : ?) A% G6 I' h' b; y: x5 y
  10.             break;
    2 x" p1 c8 `- A% w
  11.         printf("sending boundary\n");+ [! Q6 R. F) E1 i4 N0 ^8 \1 c7 r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");& U# c( u, |9 {* w, e5 M
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 R+ y: o4 w0 A' v5 L* o$ V' C- e
  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。


8 X( j1 e, I: Y3 F

9 H1 j8 c# J9 F- G% N: \
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:" W' r* x1 V6 P7 o3 y& Z" {& o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): e( O+ }, L; b( D" T. m( W; _
  2. {
    . f0 Z: g0 Q( Z" c" m6 R' o6 c
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    , m* q6 ~% r6 q/ N
  4.     if(*socket_found == (~0))1 O7 b2 M: ^* P, \4 V2 k
  5.     {
    * g' R: c" F! E  f& u9 B
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    & X4 S6 t1 F+ F, j, K: U) g. s3 g
  7.         return -1;! B# H2 O6 v% m7 \8 ]  a% V5 \/ m
  8.     }
    2 T" A' U& g$ _% d: g
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    " Z' G: I! \- S1 z4 J; ^4 O
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ! n8 c" L0 K4 X* G
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    / r; D, Q6 U  ?6 U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);# \3 q. Z, S( @
  13.     return 0;
    6 N8 j8 g% D- h" v; p5 D3 j6 a8 k
  14. }
复制代码
# B: W" X% j. h$ T: w

7 Q, M$ I: F; w7 {- 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:1 Z0 f7 E, u; g' J6 O

- t3 w/ m# P; q2 @$ a
/ |8 G# j+ j0 C+ P' ]
  1. while(fend > 0)
    ) O$ K. n% }0 u" N' _  @# ?3 Z' c3 M
  2. {$ M' U% Z2 G) F3 p. p- S% G, g
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    5 y  j( W2 h9 Q% s$ A
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    / U* O+ [) S4 ?# i/ d) G" K( a8 A
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ( P6 u! J  a- t# q3 x! }; w2 [" u
  6. {
    6 ~( L" o/ d( F. a0 k# m
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    " Q2 Q4 {$ S* n$ J! A$ ~, a
  8. picture.fin = 0;+ r2 y0 ~8 I& K! b: q4 r0 j, s
  9. }  q% @9 k7 U2 {% L! d. V9 ?# ^
  10. else
    - }. [7 R# E; j' E; F9 e" h
  11. {1 V0 Z7 j5 H& y: O7 F& ^& S" q
  12. picture.length = fend;
    1 V" b" r5 R& y
  13. picture.fin = 1;
    ) I: u6 P0 u0 ]+ G  H$ O
  14. }. T. j5 ?1 v8 r; N/ k
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);8 u( j6 _9 E% \0 P, e
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    % Z; g( x4 F1 a" [: P" h2 a6 r; _
  17. if(sendbytes == -1)$ ^2 r* Y0 L% G/ x3 e3 I* s3 J
  18. {
    0 N3 Y7 e; h: g0 O) g9 H0 C0 ?" _
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " }$ `6 w3 v- @/ m$ G  s
  20. return -1;* x: x# |0 q( r! v
  21. }2 _$ B" \& U2 V
  22. else6 M2 M% R$ S2 ]  X. g
  23. {, O6 S5 S& M8 E
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;6 c2 D% o3 H2 z  v3 j
  25. }
    % G1 ~2 n7 f( K6 d' A7 T
  26. }
复制代码
  k. E! ?$ O# l) X5 Y; L- Y
! r9 U3 N  z; U/ u& i

0 Y+ [1 {" k. H( ^

: r% Y3 k% X0 n0 d/ f4 hiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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