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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
% |) y! E7 K2 \& Q
: s. N. p% F/ X8 e& O


. ^! T$ j2 V9 s9 j

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
+ b) w7 {& `: u9 [: U
2 r' m) _' ^$ U6 [  G( w

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。


, y. b! P# n" ^0 v' Z


2 ], E9 c9 P; d$ Q

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。


    6 f4 d0 f, H" N5 ^; b1 N

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。


  y$ r6 x, r6 L' }9 f* f一、HTTP网页服务器
4 |; T3 \9 `/ q+ |/ Z* @8 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' S# Z9 K. _, |1 X/ T5 d' Q
  2. {  p; Y7 X# m0 r* W* F9 P
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    4 w2 n: i  c+ R2 M- [
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);3 m: @. Z, y$ M" |+ q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    - }* w8 _' z2 I# Z- D% \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;: c* a- U  Q8 l3 _) R
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : u' \5 n7 i# u- ]: u7 @4 X! i
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    & H2 ^& o4 ?5 d
  9.     int ret;3 g' N% C! w3 ^/ }/ n- m
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)) k0 O  n" s+ I5 b$ J7 \2 D1 [
  11.         {
      e9 r; v1 x/ N3 y2 q0 z
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 E2 }+ n1 \) v& |9 g* Q# ^
  13.             return -1;
      X- o5 L- |- M( Q5 i  s" E0 B$ X  _: E, h
  14.         }
    , v* M7 ~. f: Q$ n' i& X! V, N
  15.     int on = 1;, y- j6 d* R7 f1 x
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ p& {- b7 v# _/ J) D; U# F4 v
  17.     {$ B! d6 V2 d% s6 K" t
  18.         printf("setsockopt error\n");
    # l3 Q6 Q  y% |0 D$ I+ Q
  19.     }
    6 k: q0 z) u6 _: L3 \! Z  s* d# @
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 a2 v! \4 l  {
  21.     if(ret == -1)& y1 u* [4 z5 U
  22.     {
    ! |7 {5 v: ?, j. {6 A6 v
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : U* F$ _, {/ @+ C$ T/ N- f
  24.             return -1;
    ' c( r. j" ]/ y- }. a
  25.     }
    ; s+ q9 H. S/ t: F! ~% V( p/ J
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # S3 X1 P, a5 p8 x2 \
  27.     {0 ]; E3 x+ `8 Z1 t" |0 f
  28.             printf("Listen failed!\n");3 F6 v+ l# q$ h* j# k+ {* e
  29.             return -1;
    # n) a+ b  q+ u6 h$ B
  30.     }
    : w* X$ Y& D% B( c0 P
  31.     return 0;. I/ T' `; Z$ ^2 ^/ i# ~; c
  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);) e" T- l0 T# Q+ L6 q
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg): t1 n/ P3 Y2 q: Q. y
  3. {
    ' Y# f, k" J! |' p3 H4 m3 e
  4. 。。。3 c1 c. g1 ]- j* m5 r
  5. while(1)5 }0 z6 e/ \) p/ h
  6. {
    ( G9 z+ h  Z( s, @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    : c5 N3 h" _. `- Z, M/ ]$ X
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");: ^5 \% H& w( n
  9.     。。。. m! a" V7 q, @. S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);, S/ R6 v* c9 j1 ^9 `4 I" V4 v2 R, B
  11. }
    $ I/ u1 g! H; x* |& D2 R' E
  12. 。。。
    8 T1 e2 A; M1 h1 ^# u( U% a
  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);: [: b% h- f! X% K# |0 i
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    5 I3 D6 `2 p) n8 h5 b& f; }4 [
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ( l& j3 s1 i* s
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;/ t* p. Q0 V& p! R- `  m6 _
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);* B# I7 Q( F2 n. O+ Z3 k" I( h
  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;
    . {$ J9 l- ]) K
  2. pthread_cond_t pct;3 s) M8 H  x9 O1 n5 V  d' @
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ) V9 g# B6 w1 Q
  4. {6 J+ W2 M4 e9 R
  5. ...' P. [; l0 O% b
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);9 V/ V7 B2 j- s8 E
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);" l' Q# q$ `+ \$ t3 q& B
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ) ^. b' f. A  g" K& t
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ! w. M. _, c6 M8 z$ U8 A
  10. ...5 ?7 N7 ~/ z& t
  11.     while(1)
    - ~( b4 Y0 F5 e3 Z
  12.     {
    + G! J) J( U5 `5 n  ~& b# J3 K4 W
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( Z. A/ K3 y; V* D3 X0 Z
  14. ...% ?& e" S2 G  Y: m0 Q, L; y; f
  15.     }/ X7 ]4 Z" t8 O
  16. ...
    & m$ E7 E! g: d1 b$ o
  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;">1 L$ p3 _$ i3 `
  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" \$ ]$ T: E( ]3 |1 F. L
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ' C4 T. m: p8 `8 v
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
      N. D& ]% l  [, c# r
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \/ y4 L  Z+ c; Y+ s9 x1 @4 s6 ~4 V
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    / D: C; t* d  b/ t+ x, b
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"; Y, g; ]! y# H" U8 v, M! X
  7.     printf("preparing header\n");
    * R! T8 W' L0 ]! F, o6 H
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \4 g/ d) E! ?7 o
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - z7 e  R4 H* @- d9 u: ]( y
  10.             STD_HEADER \0 B6 l- G" M1 W1 W# t3 |
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / M0 j% C8 P- ]
  12.             "\r\n" \2 e* n( B; ]4 @2 G
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");2 p$ Q/ q. _! ^, P; G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / Y/ W; ^3 `5 Z
  15.     {
    6 I% c9 V3 c" ~2 H5 ]
  16.         free(frame);
    $ ?8 m1 k% U7 h6 ]
  17.         return;3 W; j* C0 @' Q& e
  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" \
    ) o3 m8 a9 k& g
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \( J0 g, N3 x2 u; l4 p& w) |3 p* F
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \+ g. T$ y9 d8 x+ _
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # t5 k7 L; H' `& x3 m; [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    8 f; E7 }) v, Y9 _5 E0 g
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # A' h, t# ]* u
  7.             break;. c5 V9 c( x- i0 r" x0 M
  8.         printf("sending frame\n");
    , w& \6 `+ `$ q  K4 c9 U
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ! E5 d( k! j! u, _
  10.             break;6 l3 E5 D1 X4 Y  o! J5 Q/ o
  11.         printf("sending boundary\n");
    / W: u- N5 G8 B1 H3 I+ x2 g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! f6 J6 j) X7 U9 w1 t& U
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 l2 k* K8 F+ h/ R; H. W4 G
  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。


# w0 c0 _# f2 A* |4 r


1 p/ J! n) @- w+ L2 I4 B( Q1 d9 e1 H- [二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:. h: W/ h8 B6 D- o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
      p3 ~7 T  Y, g( u$ y: m
  2. {9 z$ L8 x) }9 k$ G
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);4 X( z7 s9 \" b7 `$ B
  4.     if(*socket_found == (~0))& j$ ?" m. v7 d+ F0 l! i2 O
  5.     {
    , d6 \; n" Q, ~, i+ l) ~2 I
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");0 r0 f- f8 b# o( Q
  7.         return -1;7 e  r: ^8 c, i* |: v
  8.     }  a1 W- n5 P- E. |/ z" ~4 k
  9.     addr->sin_family = AF_INET;! m  t/ \# ]8 K: l$ K0 J7 b
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);1 q, F$ `# _7 ~& a9 o" p
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 v% }4 A( b( L& F
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);  f1 l+ n: L/ i: [$ v6 ~
  13.     return 0;) B" e: `2 I4 Y
  14. }
复制代码

) n6 @% B& Z9 A; }6 o8 n0 B/ J5 u# s; U* q: O* J% S
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:% q$ B$ T; i+ d% h8 r
& H1 R; K8 c! ^, p& G' K
% a- q3 t3 v% u) i' h" @: {5 Z% y! @
  1. while(fend > 0); M. b( O9 O; ~9 p3 X! ^
  2. {
    , r) {- x. ^( C$ m$ h( K
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    % x. P% d! G8 Z1 n* P
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);  V5 n& G. x+ m' u
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . h& @6 E. z; J
  6. {
    ; @6 l' s$ d- c, }' `6 O' H
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;% W. c, R8 N" a) v1 y. X0 P
  8. picture.fin = 0;0 e; b5 ^0 v" b9 L1 h' ~
  9. }
    1 B/ y  \. e- x, ]4 ]- G! ^
  10. else9 J8 W& \# c# d2 s1 [! O
  11. {
    6 R/ r7 U' t+ e( k# Z& j
  12. picture.length = fend;) J6 n; I  L3 A* k
  13. picture.fin = 1;; ]1 N. B0 d/ f( A% y$ P9 _
  14. }1 W; S8 h# T, o0 G6 v3 y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);5 [* _5 d+ w1 T* g* ?9 W4 s
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 R& v0 H% L* R: f$ a
  17. if(sendbytes == -1)
    ( x8 m) h0 h" T' ^
  18. {8 Y6 _4 b2 Q5 F) c
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");+ h( e5 O3 A0 f8 u
  20. return -1;
    & m7 j% G$ e4 v/ N: Z9 ~* L
  21. }) ?) K; ?  b# l
  22. else
    * I, k4 t) D% C0 O4 X- ^
  23. {
    1 k5 |& @- x% w( s* Q9 |
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;; z' z7 t* F2 F; N- v& V
  25. }  ]' |6 F/ y2 m- @
  26. }
复制代码
& d- l/ \7 y7 y, u
) u. E+ g  }( \: M3 Q


9 j; a* p7 e5 t; Z# X" A* c% x' {& g
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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