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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 7 o: C% X( z1 `: X
& n. Q. x% l! {9 ]2 H4 o5 c* W+ x

3 C6 q  a, e5 u, R0 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
' g4 o& r. R) \3 u" v
  V9 U, I/ S" o' 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。

6 m/ e5 [5 p; S


+ ~0 B( i( H9 ~6 o- J; [

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。


    ; y) c$ X% ^# ~& A" m6 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。


  D" N& T' B( \& k2 [' _一、HTTP网页服务器
, ]0 D; C( V4 \& t0 I1 Z& ]2 p

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)
    % C- T. I* D8 C, z- q) f& E5 n
  2. {5 T  P( Q3 P2 ]; U
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ! e/ _4 w2 _6 M5 k' g7 O: _
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    7 J% d' ?/ z$ I
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    % g# Y; d- G6 H
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;. V: N) X6 s! Y1 W
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ M  {$ g5 u/ H( n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    2 @( G5 J/ g; a8 e- W; i
  9.     int ret;
    ! X! c6 ?; e8 H. l9 F$ D
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      F# K/ U! ?4 U8 D8 R' [
  11.         {
    , o% t- U6 u8 ^  ?$ d& O7 B
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);" ]% x; ^: `; S; |, S
  13.             return -1;/ Q( N$ D; a) D* G3 o6 I
  14.         }
    # i, a/ n( n8 N' R& w5 F
  15.     int on = 1;
    0 V' B: p0 c- @- S  a# S
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)$ U, K, E% c1 P/ I
  17.     {5 k( ^# D; ]! h- e0 r6 q: j/ \
  18.         printf("setsockopt error\n");8 A" N5 W8 f1 x; h! ?* K6 a
  19.     }! l1 ]9 D9 Y) @0 k- W
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! M6 b; ?$ L7 z+ @  M! @
  21.     if(ret == -1)0 k2 X3 ^4 V/ q* O5 R4 y
  22.     {
    - }7 T( L/ H" w2 f" R: u* I0 A
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");, l$ C  d/ q7 u. R% _5 N
  24.             return -1;
    ) P( N  I) ~7 f! \; }" \' d8 w
  25.     }8 @+ U: k# W  X
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)2 z4 V2 ~$ W3 s
  27.     {7 t% U" j/ l, U+ ?* c
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ) x0 L5 P5 h; c  c) Y
  29.             return -1;
    8 a! W$ O$ j3 g% `1 I
  30.     }
    9 J: i" A: a; J
  31.     return 0;
    . b3 [9 _$ ^6 Z$ ~- e" c8 Q
  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);- L/ `8 @9 F" s& P
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ( Q- F' l7 _! c, ?! B7 i
  3. {
    , o9 m$ m. i& p. `  ]4 _$ L; u# r
  4. 。。。. z  ]& ?* ]1 w* N% d$ i
  5. while(1)' \) ~- e, G0 ?( l
  6. {% z7 z2 c3 M7 H# T' q8 E0 c3 o& Z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);/ U0 z/ k- O/ ?* @9 ]
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");5 V2 V# E! m" ^# J( s1 a8 U$ Z4 Z  v
  9.     。。。
    # O& a% R% o0 ^  ^, b0 N
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);7 j# ^" ^9 b" R7 ~) ?
  11. }
    + l  R. ]3 D0 j# y" k. F# w+ e
  12. 。。。! H" o6 {1 ?# k# S0 y4 a% O7 T* M1 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);
    + S/ b" V& C* ^8 n0 ^
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;0 O8 G9 U8 I6 R
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    + |5 W2 J3 U- P" l7 k/ J
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;* ?$ e7 T- \( u" T6 H# p
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 f2 G' x; q* i- U& 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;
    ; Q2 x+ `* C" V5 U& P
  2. pthread_cond_t pct;# B1 _, V9 Y; ~0 x$ o9 u; ?
  3. int main(int argc, char* argv[])
    % ^2 Z  ?. h, S5 ?2 E
  4. {
    " K2 p7 U7 ^# J+ v. ?
  5. ...
    * T% z  n% r2 E! `3 J# E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);) D) L3 w! v* L4 A* @. j6 J
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    & [3 ?" B( {- Y" G6 I
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);* {5 D: c! Z; w6 W$ E, V
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    7 }9 K, G( n% \1 u
  10. ...! R8 Z. i0 v4 f
  11.     while(1)
    ! r9 ~9 v8 ^! R( A) l
  12.     {% a& _& U1 |6 `
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);) y  ]2 s2 Z" `3 m
  14. ...
      j- _9 C$ k$ B3 \+ F6 @- B
  15.     }
    - v8 c7 E2 c8 F9 G7 Y  T* F4 D
  16. ...
    . B2 t! y  |; d9 o# ?& u
  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;">
    , r' @9 c9 b" f  \
  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" \
    ! j4 |4 `, i) u- \: j
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \3 `% P, Q, D3 `$ M
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    4 w9 C1 b" ~( N" b+ d4 j
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    - S/ i; b* b$ z! z* g
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n") D* b, m" B, c* z, ^
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"% T' l0 H7 U! t& O& t
  7.     printf("preparing header\n");
    5 [, Y& T6 n+ o3 }& k9 I5 o
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 R9 X: A) O+ ?+ h. N: k. K
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \9 F( O) Y* H0 Y5 E
  10.             STD_HEADER \
    : R4 x" n' j. S4 a6 _2 T
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \6 m7 ]% }& ^- X% R. H
  12.             "\r\n" \- O+ F9 [1 W+ Q' W/ \4 o- C
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 o, g7 N% ~9 x6 a1 ]5 B& x- Y' I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 t1 x" P* e6 X) N7 R9 K" a
  15.     {
    $ U5 m( S( b8 L0 A( [% w# K) t4 `
  16.         free(frame);
    $ M7 ^5 j3 O+ g: O) M6 D& q
  17.         return;* l5 l% K; j: W, s0 n% 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" \
    9 p3 f) A/ \6 x/ |6 m  E
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \! Y- `; v2 g( R4 W: k3 s+ _" n2 [
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    + t9 m! @) R& e  k! K: A0 H8 h8 {
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);# b# W  ]" a% ]* Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");0 a$ W" k0 P& s4 b" \
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . N* Q6 E2 H/ q
  7.             break;
      P# ~& U# v: Z9 S; I* q9 H
  8.         printf("sending frame\n");
    + c+ s/ R0 X8 }9 `
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
      m* v4 I$ j; v# S
  10.             break;8 O( m' x# b$ m; ~5 u) L) }
  11.         printf("sending boundary\n");
    4 Y; f: Z1 r* o+ R; ?8 q
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # {7 b- Z& w6 c8 V  I0 s
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 {7 E, ~' d2 v
  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。


/ h/ D8 H4 G7 g% L( G% {- s; Q

. X+ Q9 b# E3 M2 `( W3 ?2 z; T
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
2 i+ W  A' ]8 H' Z# Q/ m
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)1 q+ V/ ?5 D- j2 T. S3 ?
  2. {* a+ y( }! c. L" u! ]# g/ _: `
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);. j' K- K0 E: H2 J( ]
  4.     if(*socket_found == (~0))( @( X$ M/ A( K1 F1 ~. ?
  5.     {
    / @: w$ E. {1 K# u& d) b$ @
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");4 K2 R' U- F5 p4 l; [; p! u3 W
  7.         return -1;+ z! g& {+ V3 B( _9 [% g
  8.     }/ n, _; @: y% X: ~
  9.     addr->sin_family = AF_INET;9 f. c& F- [7 M4 P/ ?4 w
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 @& a( d1 w8 \) ^' s& v7 D3 l
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    . j& J! m, r  x; p* T' b. u# m
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; \( {2 O8 p2 v) _7 g7 {( _
  13.     return 0;. @4 R/ Y" {, E8 {6 ^/ a
  14. }
复制代码
! l( t! Z- P7 G9 z. |. U

) U2 e( p% m" h1 A2 G3 L7 e! d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:# Q5 z6 x9 V1 l! d, m+ W5 d
1 X6 J- l( S# R5 W$ \4 [
. c7 p/ R9 \! l9 T  O; e
  1. while(fend > 0)' C6 w5 ]0 c) d7 n0 h
  2. {
    + e5 B6 |$ C0 u' o8 j, W/ f
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    & _$ Q5 w- q  w# j# t. Q4 B- l( o4 ~; f
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    $ U; X$ F0 J. i/ [7 ]/ e
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)# Z4 `0 o4 C' I" S6 X& J# e
  6. {9 X8 ]  W4 M- J  z. i
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    - x7 J% A0 _1 [7 X/ s
  8. picture.fin = 0;
    ) P7 [5 ^$ r$ ~: m/ `- t
  9. }
    1 P$ Y* e! t* A. I) K
  10. else
    - V, \, F9 y7 J) c" Q+ x1 l- `4 Z
  11. {
    & K( w: a' f- \- P3 [
  12. picture.length = fend;
    ; z& O% s# @5 s" o  O" e
  13. picture.fin = 1;3 t0 j$ y4 Y: x3 D  D
  14. }
    3 ~! [, [$ e2 h1 p
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / C' ~" m5 {% J/ h1 o. \8 N
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);! _2 L, Z. E; J0 `
  17. if(sendbytes == -1)
    & j: p1 y; w  m) e0 @0 J
  18. {& G4 {" f/ ^3 r1 d& h) \
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");+ k2 `  {0 \  t" }! d
  20. return -1;: N" u% m& d, s9 w4 j0 |+ ?. p
  21. }
    4 |' K3 m2 g# d0 g7 G6 |$ X1 k
  22. else
    $ L2 {2 G& n2 M6 E% e& `
  23. {
    # a+ g# c3 d2 k$ z7 e
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % Y7 V* t: F4 T5 X: x: B; ?. ]+ f
  25. }7 c: `0 ~0 }. o& o. d& W
  26. }
复制代码
/ U3 H6 n9 @+ @4 q. u0 \

: o! O, i* P' m* Q/ ~


, e5 ~. @& Q# a$ v0 P, U  r) R! r! v  Q  ^# f; \/ ?
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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