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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
: h$ n, s. H" Y( R6 x3 ?
$ X4 U1 y9 N# t) }! X

5 v5 s" @0 V2 ~5 d/ J* }% v  H8 d) C$ M

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
& @8 U7 J- W: l* y! ?& R  u' x3 I

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。

# V/ R7 F* ^: `8 A  B- p, _- M' j

; q5 R! H4 B9 g. d9 w1 q% Z

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。

    8 w. q6 X) a6 R7 q/ b

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。

1 ]6 F% O7 A  b
一、HTTP网页服务器0 o/ u! i/ ?9 D6 P+ w

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)
    $ K& D# F, u9 a3 o- v9 w
  2. {" _$ A3 J% M! A  z+ S' M& ]
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    9 y  O# M3 w8 o$ ~% g: Q7 z/ ^1 H  o
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ' b9 u+ O) v9 ~4 ~6 g1 G
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ \9 q. [8 ]8 m, z
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;8 q3 q$ K& G& q' {: Z
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 x) z! w( t" n+ g3 i9 q
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    " T5 F8 A+ {. t) H1 j
  9.     int ret;' l* _0 f( z( J, [5 w8 r: C
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)- B/ D3 v/ _( K4 h/ W, G: P
  11.         {  i8 l& n+ z. x' O3 q
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 v( ]9 W0 D% _5 B: J
  13.             return -1;: V- o7 q# D& q! V/ F- J/ H$ I
  14.         }
    : g& r/ @* p1 Q; _' f- p
  15.     int on = 1;
    2 \0 P( [7 g0 Y& ^1 |3 d) N8 C
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0): A+ Q  d' q* s" b' U3 Q) x
  17.     {) {2 M' C/ w0 n, E  q, B
  18.         printf("setsockopt error\n");
    & J% K7 X/ i0 W- f1 U" _. @* [
  19.     }8 s5 r% q; M5 |/ U, y% Y* ]4 T5 N
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) @6 B6 O( `9 r$ \
  21.     if(ret == -1)9 j3 t0 N& a  b) j% R
  22.     {( J9 a( x: x" F1 \8 T2 ~: p
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");7 J$ }) a* W8 F: E
  24.             return -1;
    / @% e* |5 G3 @- b* Z
  25.     }
    7 h7 k" b6 ?9 i9 }$ |+ x$ P3 @! i
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 c) A6 f6 H- v& s
  27.     {
    ) A% m4 ^9 L* v9 G/ Q2 Y8 \
  28.             printf("Listen failed!\n");$ k1 f5 f7 w. N8 K5 f
  29.             return -1;
    8 ]: `6 E8 Q: I7 M8 e
  30.     }2 y2 h" I  M; d. f1 t" V1 N# b
  31.     return 0;0 f! m+ u) m" F9 ]+ a, b
  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);6 D& N& c% Z5 M' L$ i
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)6 l* e# i) s$ ^) i
  3. {
    ( F0 A& v$ X4 ?5 o8 X' p9 K! j: e
  4. 。。。
    & X8 |2 g1 f3 x
  5. while(1)6 ~6 R4 J; R2 S8 Z# p# l
  6. {
    8 n3 d- g* p* V1 n7 ?- i2 F9 a! {
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);8 P$ _' E. [0 W( |0 j( ~
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");0 u/ H! m  L/ K7 |+ u1 A0 J; G
  9.     。。。) r' ?! F3 Z, i5 U. m0 O9 z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / K/ E% l& G0 q5 G/ a' I
  11. }
    + v8 U1 Z. M+ c1 I0 S
  12. 。。。3 |  A' {: y; y2 @: C) {0 {
  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);7 v6 r! X( N; p/ h9 K9 Z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    " ]% G6 d5 ~. q# f. S  p( v
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    & l% E& y0 r1 C2 T8 S
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;* k: |6 {* m* Y- X5 C3 Q0 s
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);  C' t9 T$ E. F8 [
  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;
    + b6 O: j, ^) L
  2. pthread_cond_t pct;/ t. M* n' \6 |+ Q
  3. int main(int argc, char* argv[])5 h: K3 h& Z0 i! L
  4. {
    / F  [6 P0 r3 i+ f
  5. ...
    & n. J( V" m% |9 r1 b# j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    9 `- k% [; i" _; Z0 I
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
      G2 r9 k$ A6 R1 G" o5 {& v9 c: w
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);! ?. J7 q4 v/ M1 O: b5 w
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    : T4 n! C: E5 x7 n
  10. ...& W! j% a, t+ u* O
  11.     while(1)
    + @% {; G% C. l! \
  12.     {
      x) V8 u" q, D
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);, A( w+ |+ u5 \+ f
  14. ...
    5 y. ]: }$ z  n- [/ p" q" O
  15.     }
    9 C9 I& X, o0 A# ~- k
  16. ...
    6 `, P3 q: W6 z& _% S
  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;">
    4 F" d6 C/ Z9 Z7 X0 g4 f3 N
  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" \7 f9 ]8 {) o/ A6 ]+ |
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \: Q% [1 y2 L+ u  q4 M4 Y
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \, B& L' V; Y$ L! M8 l
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ; P( `- w, C: L( G
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    " ^# I0 y5 ~1 x& g
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    + }  S. i3 Z) R7 I
  7.     printf("preparing header\n");' v* l" N6 ]; P4 ^: V* ~; I* t' t
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \" ~7 V; T9 Z1 @* D$ U1 g0 C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    0 y0 v0 G0 b# s( L7 N- i
  10.             STD_HEADER \( I* W- @4 F) I9 @8 e0 P
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      t/ v: M4 c+ K* u; n( o  t
  12.             "\r\n" \
    6 H. H" g% T. A. A9 ]2 X
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");+ `. c) p' p6 ?$ {6 C4 P8 `
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 E9 t" ?0 O- C+ C! R5 \+ f
  15.     {
    $ r) n  {: f; [) g6 b
  16.         free(frame);
    ( L/ A1 h7 T$ h: _* u: S0 |4 F, y
  17.         return;5 v5 P; C" I0 A  \- v, J; ^) p
  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" \
    0 e3 j9 X6 q# M1 Q2 F; l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" ~& a$ |5 l2 H  |9 P; e: m
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \7 {0 B2 x& @' k7 |: ~1 v6 z" A
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);- A  c- p7 h- a, j& O& _0 f' K% w3 w
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    1 U; C/ K1 L2 s
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); {) r5 _/ Q) [1 ?
  7.             break;( D' ]# S7 v9 I* q
  8.         printf("sending frame\n");
    5 |. u& j0 Y0 h, M, S
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)% g; [: \2 G2 v* v& x
  10.             break;+ K1 g8 f2 X8 s
  11.         printf("sending boundary\n");' m3 T# R9 u- R0 e6 Q$ q0 r: D/ g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 U! U! U3 ~) ~& ?- J
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 W! U7 o! \0 k
  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。


4 p" q7 W2 m+ g+ t1 b/ E: F0 L! p

  }% i) I) r# Y0 ]* r
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
. {% Z( j! s: h, D/ {1 ]
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): n) j0 [1 ~5 X/ U0 N4 g4 Q8 b) k
  2. {# u6 _5 n8 [5 [: ~0 T
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% ^- h( h5 m0 ~4 Y- f' w- Q# l
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % D7 B, W4 X, D
  5.     {) X9 f+ V2 z: a2 p# V4 b( C/ `: }7 b
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");1 y* Q% S$ ~& t) G; b, A9 C0 _5 }
  7.         return -1;
    ( D5 {* J! N' x+ q5 C
  8.     }
    3 Q/ y5 {, Q& G
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    " W" B; i# e) U7 E4 L  S5 u% n
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);8 n2 R1 n5 {  \& O4 d  R; z' s
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( Z+ B- ^  Z5 F- R0 {
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 u# D) q; M' C! w5 j' S
  13.     return 0;
    # ]1 t, R7 z! j+ R2 q- r
  14. }
复制代码

: P$ O( _1 U$ {" F9 \; ^6 x4 c" m$ {& s1 x# |
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:/ U, V! Y9 \+ a/ P
# P* \1 P7 G8 U* F

' @7 l9 {  y, ^- O
  1. while(fend > 0)* A4 t) I* {) @, h+ e  ^6 c
  2. {
    1 R+ M" i1 \% m: ~% Z; d% z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));, D( Q, P5 B" A+ Y, |
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);% A9 g3 q/ A% T: f( P" z
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    - r5 z% \* ]% s; k/ X2 w4 A
  6. {0 d2 O* e2 p: C: c! o( B
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    # E( @9 v- q& Y4 a. w2 m
  8. picture.fin = 0;9 U6 ]9 w1 D' C; x/ [1 m
  9. }- P" K5 H6 n1 e% F2 I& {+ @$ w
  10. else$ j' s, j' n+ \8 }# V; Z$ i
  11. {
    % R' i0 V5 i) F' R' }; u
  12. picture.length = fend;% o: A$ @; K4 \% R, A& C5 j' ?/ t
  13. picture.fin = 1;
    4 P: O* S2 R! G, n+ z
  14. }
    & }% l' M' u  O, f4 I& A) k  |
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);( ~( ~; d2 T; Z9 Y7 x
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 h! q, ~5 }# Q+ R4 X
  17. if(sendbytes == -1)4 C6 t& a2 g8 x+ I% E' H5 f/ A
  18. {
    6 y0 B  L- ]# F! h, m
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 k7 l$ N8 |0 R6 G5 ]9 u7 Y" x
  20. return -1;7 Z! A. U! N5 u* T  s9 U& g
  21. }
    ; |3 Z$ t* p- B/ Y% ]
  22. else5 z5 a& w: F2 Z( Z0 q
  23. {
    : P5 V7 r# Q& d+ R/ u% s+ R
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 s  L/ ~0 g; ~4 v/ ~
  25. }) T; U; Q6 r: s- w/ X
  26. }
复制代码
& D6 u% ?  {% g2 X

5 n) Z5 [4 V8 R. m" H. s; p  n9 ]

+ {0 a2 U9 K2 F$ G. I

' W0 E* V0 j9 u# V9 J* ~7 z( J. t& g0 diMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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