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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 ) o4 A  o* x4 {8 P- \- I$ o
3 u$ b  U! j  c1 H& p+ a

9 _* O0 ]( t/ L. G% O# P. g

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$ a! u) G1 V3 F% ]& K4 ~

% N7 S  l9 E, h9 q( ~- J

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。

# W4 k  M" I+ Y  T& i* A


: |' Q' {" U, E' W$ [. O% R

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。


    1 T8 `# f( X) T+ d; G

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。


- ?: R  D1 Q" o. f一、HTTP网页服务器
$ T/ h) F( D! g& G1 r# Y3 L7 @

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)
    # i4 a3 E3 B0 O, K0 J3 m) l; i) z# Y
  2. {
    1 N$ E7 Y) P9 d8 }, m  g1 u8 C
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    + m9 f8 Q, Z+ U5 k) y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ( V+ B9 ~) D# d) d2 B: c5 k
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 ~8 @( T( F9 H
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    6 J/ F' O  q) e' A
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* ]- q; w% k" Q2 n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);, l6 Q% S  e% M7 |! p3 \
  9.     int ret;8 z* f# V# m" N* I, P) F; g
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)5 z- V& N$ Q" N9 i
  11.         {
    , N5 x; D% ^+ y4 Z
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 ]+ Y% \- ~  [3 a  X/ i
  13.             return -1;
    , _2 Q! [. R! X
  14.         }
    6 Z* I/ L; ?2 v
  15.     int on = 1;% Q# ]2 w3 e: u% o% S) o
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    0 g# y( y6 o1 C+ X7 W2 [
  17.     {
    " f# R! q) l& F2 e  ?" {
  18.         printf("setsockopt error\n");8 R/ y% m0 |" i
  19.     }
    1 u( A: x* E3 T. }! ?
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! h( K2 W7 `9 T$ |+ G
  21.     if(ret == -1)/ F' J6 g* N& h
  22.     {
    5 }& p+ M* F5 i1 _
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");' Z! d2 x- H5 r! B$ r% g
  24.             return -1;) H. M; q8 N6 d, @
  25.     }
    $ z6 E& _; M6 l+ N! C) I
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 I! |7 z" g. g8 A7 X$ {! g' |/ N
  27.     {3 f" r( r* s; L' _
  28.             printf("Listen failed!\n");1 @, y6 Z! r/ f0 y, l! v2 \4 V; _, |, y
  29.             return -1;
    * u$ H) y2 o/ f/ J+ b; n
  30.     }( A, F* c. M" P6 b2 K5 @
  31.     return 0;
    ( c* z: S3 }  |0 a8 l4 r
  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);
    0 s- A( q1 _+ k7 {# W
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    + W# x, F/ ?& t; Y7 t
  3. {+ R% T8 a) y, ^2 E/ a' f1 S7 O
  4. 。。。
    : Y: g/ f5 [" F  x4 m' }
  5. while(1)% r- J( t2 s- p' c+ `# y+ O7 d
  6. {6 `2 r- ~) m0 h9 K$ d6 O1 \
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);2 @1 \( [) @7 x/ F
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");# _7 X2 ^4 l. e3 M
  9.     。。。6 l* D5 ?! W/ c
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);: ?; T$ `3 o7 m1 }- m7 X! Z+ s
  11. }
    6 L8 G7 f: T( L
  12. 。。。
    % S3 D1 }* D# I; i) z+ i+ d
  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);
    6 f# M/ p7 J* }" H0 X( n0 C
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    " E. ^$ C3 l  R. w! a& ]( H% V. {* F
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;2 I. \6 ~7 f1 J- p7 W1 w0 C! M
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;- O3 f) E2 R# W1 c$ b: G' R
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);+ n' z+ d- B, X: 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;
    7 w% u- V  G" M1 q$ }0 ^- G
  2. pthread_cond_t pct;6 j* k  _3 K) A9 K& ^4 ~9 F
  3. int main(int argc, char* argv[])
    - U% W3 y6 q( r( j/ @
  4. {
    2 y  \2 b* I; R: Y
  5. ...: k$ ^4 ~! d8 i3 o' [
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 c1 h) f5 C1 L5 C
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    1 s; y4 W( @8 \; a/ B
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);' i9 z) `" F7 j6 l
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    / ?, i4 U$ a9 m& L" q9 ^
  10. ...8 X/ ^+ p/ u' P* a& o! m- [1 h$ F9 L- l
  11.     while(1)$ z2 N% b. R# T" Q6 a( N
  12.     {
    & Z6 n1 T  k2 X: l6 ~" ]+ ?* v
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);; }  n/ ~' p; b; U. m: L
  14. ...+ c& U! `5 ~0 P' C, d  m
  15.     }
    7 b" C# R! ~7 _/ R
  16. ...
      F  B0 ^0 Y6 X1 s! `' V
  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;">
    5 I6 w, e5 c9 X" `1 A+ u
  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" \
    % |/ s* ]5 U- M( |5 Z& S
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \; s$ v  z, B% x, b6 ~. {
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    " K  a9 W* i) G% g! n2 Y
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    % ^* T) H8 q, L( [' O7 p3 D
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"* f& v8 }: C/ ^# @$ n: x9 \4 H
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    - c6 Y# h6 x3 b/ n4 ^3 u5 r
  7.     printf("preparing header\n");
    / S0 q' o: [( `0 E  E9 N! M7 w
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \. f1 v6 p, R' Y9 n) U9 i. [
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    5 t( M  _6 w6 G" Q3 ~1 k
  10.             STD_HEADER \# L* o+ o0 p' N) a3 t. C
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \6 u8 Y# T6 M' G. M
  12.             "\r\n" \! W& x" V3 `# A$ N8 x  R  G6 l, A
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , S+ G" M2 J# C0 W% N
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' ?. U% z3 B" U3 d7 ~
  15.     {
    9 {- Y/ \: ]2 m! t
  16.         free(frame);
    4 D( P2 |+ e& }0 g; B
  17.         return;, q% A0 Q+ ^& R: c: n
  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" \  S3 {- }' ^, L, Y( w( R: G
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    6 D, u" y+ l/ N7 u
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    6 E9 e4 l1 w( F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);2 W! q2 r+ r7 E: R# U4 F5 j6 b+ a
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 u2 i3 w' \0 r9 _5 Q  n
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - ~, k: o$ g& {( v/ R
  7.             break;
    / a6 c* E! H  R! K7 T, ^
  8.         printf("sending frame\n");7 G, c; o3 U/ Q, Q: _
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)% @* m; l2 ?' [* Q  \: G0 E) K8 E
  10.             break;1 K( W/ t+ |; E4 c; v2 P8 o) y! o
  11.         printf("sending boundary\n");9 Y, {% [! g9 w& L5 m
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");: \/ W4 J" A) J4 @5 X: ]
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): m: {8 B/ e4 U9 g, x9 R: c
  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$ Y* n. J) h3 a: Q; L

' @& }" l# A' \- P6 y
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
6 y) _9 z# a) y3 J' k. b
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)  J0 {0 H- K- |1 ]7 B! ]/ S
  2. {
    - T9 j: @% T5 M2 |( U/ m) W
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    0 W5 P" y9 {+ K. m0 w
  4.     if(*socket_found == (~0))) V0 S- s- s) s
  5.     {
    : Z  R& N% ?$ D& u7 ^" _8 W4 m
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    5 Z$ E8 L: o2 `$ \/ i" K8 ]& A
  7.         return -1;
    + X: |  l8 ^" F0 F
  8.     }
    ) l5 [, L- n, B
  9.     addr->sin_family = AF_INET;; f' ?+ H7 `7 ]! w$ H0 m
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, X6 F% U, [/ Q9 ?2 K
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    # P( n" j2 X; }) [
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);3 c9 x) U  ]% N4 B; C
  13.     return 0;
    ' r6 R% |0 W; Q, d% Z# G
  14. }
复制代码

' n" q% L+ j5 R9 v& w- b. o0 r+ _+ J) N% _/ A- n
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:
4 U: d( h9 ]7 M- I1 v2 P9 F8 `1 _) W2 ~. i4 h  O8 Y/ G9 N# m
  m, b( w+ F) t3 j( f2 A( V
  1. while(fend > 0)
    : H) D1 [+ r" Y  _1 n- M
  2. {; {2 C& u1 D* O3 ]
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    4 B9 ^) m8 n! E) [, m4 N9 y6 K1 o$ o3 }
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);; y. n* H! I$ A; j! B  c
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ( w8 O3 B+ g3 j7 Z. z& W
  6. {
    1 Y# c- \$ ?' y) x0 H7 E3 l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    - ]% T2 J4 [& ?* \0 G
  8. picture.fin = 0;
    6 K* }% {- ^; X3 i$ d
  9. }4 K0 k5 ]* p) c8 ^5 d$ H# H
  10. else) Y) I; K- Q% q; u
  11. {
    % V6 Z  f9 v9 T
  12. picture.length = fend;
    - P/ @' P+ A, o& Z8 U8 {! D
  13. picture.fin = 1;* ?5 \* y% s) @9 z, I3 [5 a( a
  14. }
    ; W" \2 n( z$ S. j; c
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);3 a/ Y7 s" q: S' \
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);2 g+ v, |7 f1 _, Q% n
  17. if(sendbytes == -1)
    " B7 ?. }' T7 l9 u
  18. {- a+ P; U, I) \6 `3 i: u
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");% u4 |/ p/ {0 ]
  20. return -1;
    0 A, S; |! X( Z
  21. }# G" Y$ v/ }) Z
  22. else
    7 f. O1 f. N, {/ y; Z
  23. {
    0 k2 U( |  C# {2 @
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;; P; x  r& `3 _+ h6 n. p3 S
  25. }4 E: B4 @, s0 x9 y' o
  26. }
复制代码
% R- Z& }" j: o! ^0 Z1 L% v+ r0 J' v
7 A8 r, p) Y& ]8 K


5 U" L3 n, q- J2 P+ N! U: u( h- m1 y8 G5 U
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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