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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
! G2 k0 b' H0 L( F* w# }" y5 T8 U4 s9 Q5 B2 H/ L/ X  N) G

' j# B! T% t* m' 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.html8 p6 l5 A% G& R- p; e1 C
- D" w% X* Z9 w$ S4 L# w7 m1 k- 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。


( t# r) z5 O/ {1 ]9 Q

4 y+ W6 [% \$ V4 b) X, a

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。


    4 K, T! r" N, |9 w4 ~# 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。


: M8 _( C* F) r" A一、HTTP网页服务器9 z; V. F! J: f' \( W4 z- |

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)( u: P4 S1 u" F1 ?; J5 ?$ v
  2. {) @7 b7 ^+ X: H8 c1 q7 Y; P9 m
  3.     struct sockaddr_in servaddr;: U, S, {$ g* j0 H% S& X) X  ]; J& u, f
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);4 z# a, G1 N  W1 Z' Y, d' w
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    1 i' t* D# M+ V! D1 i7 L: a9 K
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;  r! L0 Y1 s7 W5 [" v) H+ }6 V# F% O$ j
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. n3 U6 u  b% L% z& f
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    " M, w/ ]8 ?0 l; Y/ M
  9.     int ret;
    , D# A8 T: P4 `
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)+ F, P6 E, K  E
  11.         {7 q9 T8 S: N$ M5 X& ]6 ?9 u
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 D! B7 n4 q! j6 t) C
  13.             return -1;
    $ |$ s3 g/ Y- ]5 R5 |, c+ e
  14.         }0 e, M( q; R4 s: \5 N3 c! v8 M0 K
  15.     int on = 1;
    : [2 ]' Z6 u. u3 _1 N+ I
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 F$ O" L+ D, [: j! [
  17.     {
    , p2 ], P/ @) [
  18.         printf("setsockopt error\n");
    0 Q# ~% F, T; [" J
  19.     }* b& z: O& R% O, p, v9 Y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % @" a5 `& w, p, N
  21.     if(ret == -1). I& o% p- l! h9 ?6 |+ X
  22.     {% N& M& @) O9 @* H# |2 U  U9 U% H
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , ~" Y  b3 G; F2 o; P: T
  24.             return -1;
    . k0 ]4 H# c3 n+ K
  25.     }) ^0 E4 i( t, {* M& A" }% p
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1): w6 n5 R' _. l3 p
  27.     {' W, I+ ~6 O$ U+ b
  28.             printf("Listen failed!\n");. N* I7 p- l2 U/ M% Z' U
  29.             return -1;
    8 n6 d0 I1 n$ u3 q. B' G9 k/ ]( S2 `
  30.     }" o) W4 _/ d5 M1 d: K
  31.     return 0;
    $ ?" w# X3 ?. |+ P6 b: w
  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);
    2 T' L! D+ Q  W' V* k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)( r7 ?$ }! z, S* ?' X
  3. {
    % e& ^4 o+ Y! u+ R, R3 M; L
  4. 。。。9 @; b( F) f1 ], {/ I* a9 D- U4 [
  5. while(1)# x9 _& C1 ^" `' i
  6. {/ k% c7 u% F4 f+ h, }; S
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    8 ^  G* \( g  y2 w8 _0 G
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");: r5 s* Y# S7 e5 r  Z4 n7 J
  9.     。。。& s5 F3 I$ ?7 f2 R/ y4 |+ R
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 T  O8 q: r2 l3 P* s! p7 p
  11. }
    $ l1 g9 M1 S4 J% y- C
  12. 。。。
    $ F4 {) W: V- ~, r0 M, s0 @/ ^' k$ J  k& O
  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);4 x" p0 w: T' {0 ]' k5 `
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    * R1 d; P$ a9 w/ |6 o
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;2 ^0 X# L- b+ \- _" |$ F
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    9 m/ p& g4 j' @  y) N0 X
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);' K: h  E# |# }. z* 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;0 K1 M0 v  h3 M( [6 D" h
  2. pthread_cond_t pct;
    ' k4 K  p' M" D& ~
  3. int main(int argc, char* argv[])
    0 `! k8 R2 b# M1 D
  4. {
    ; E7 _: G" L* |; z
  5. ...
    " p4 D, b- `2 }
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);! [1 ]5 Y0 h) O: h
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);- Q7 H8 F6 g% k$ X! a7 N
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    + \* y( Z) E6 X! s" e/ M3 J$ e
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);- i* B7 O4 G- B% v5 B2 o( }/ _/ s, U
  10. ...
    " n3 g$ Y5 N- d* e: k% Q
  11.     while(1)
    , N$ k, y# o  W
  12.     {, F) R- r+ {/ I/ K* [) ]
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);0 f( d2 r4 G3 |+ o. g
  14. ...  f  g. @! r; X/ m
  15.     }
    8 E( l; q% O  ]7 l( E2 j  P2 |# M
  16. ...0 O1 m, ^& E$ i' e# @
  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 k' ?8 m" K& k+ v! W
  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" \* W: P: ~* L7 I6 O
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \4 N" r" C6 I7 ^- e8 ~$ t; k, v
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    / y& Y0 o  g6 j
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \1 |  q3 o0 n- Q4 i" b/ I
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    0 z. \/ s. E- o' v
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ }1 u& v) P3 G' _7 h' E1 d3 A
  7.     printf("preparing header\n");' m3 W1 }1 p! r- W# {2 i  N/ I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, p( q3 X2 |# U! V7 N4 f
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \/ B& p, ~, y5 G! o& d$ O
  10.             STD_HEADER \1 I+ F/ J9 u: R3 E7 w
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' j( }! l" V9 Y* e2 I, r
  12.             "\r\n" \. l6 @! S5 T0 S5 ^5 P
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");3 ~( t1 R" O6 @' R
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 S" T4 R1 q" p" \- l$ E
  15.     {
    8 p' Q2 h6 |6 }1 ~
  16.         free(frame);3 [0 S1 _1 e* q2 L8 J9 x7 f; k; E% z. _
  17.         return;7 u) V0 k, N; e. X7 b9 y3 w1 {
  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" \/ }: c9 O- R8 a/ ^: m. ^: c/ P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \5 n0 b3 X, Q" e; ~* ^! F
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \0 r, L8 `! M. D, n* i
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);7 l4 {4 U7 T- ^" m& Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ! h( d- D( |5 _# m8 {3 n6 T9 Q5 m" O
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 W, N8 H7 L* ^) G4 P( `6 U0 E7 l2 U
  7.             break;
    1 `: F. H( C# [, y  l
  8.         printf("sending frame\n");+ p4 x: k" F( T* b3 q  o9 y& A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ( J! Z! r5 L# e7 ^5 S9 A
  10.             break;- Q" x# O. c$ g/ x+ O0 ?9 Q! K$ ?" A. N
  11.         printf("sending boundary\n");2 P& q- p3 L) P) Q1 o2 y/ Y0 L6 b
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");9 ~4 s* {8 [& ]0 \9 u) U, Z9 H/ E; l
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 U/ Z+ R1 D5 Y+ l
  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。


/ e. f4 Y, g+ ~# {3 L" s


0 W1 X9 h1 a* b& U二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
+ R9 P! O; K4 x
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)- u! C0 M* s- ?) D9 s; X3 g
  2. {1 U' w! P2 g; l6 ?( t
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);' q$ Y, `9 m2 ^( v' x5 M+ X0 d
  4.     if(*socket_found == (~0))' x4 U, `# a, h3 r
  5.     {
    ' Y. Z  a% N- g" g
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");$ F8 \5 H: `" b; f
  7.         return -1;
    ) @, Q" G& `" B% _9 ]4 B/ K
  8.     }
    : U7 `# u8 r5 ]  f
  9.     addr->sin_family = AF_INET;6 G7 N$ j3 @2 Y, z" H3 B5 S! O
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);& i+ V3 z' `/ T6 y1 o7 C0 {
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    + I" G" c) ^9 M2 E
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);. Q- j) A6 v) p- a; j
  13.     return 0;
    + y! @. q' M4 t2 c/ b' ]
  14. }
复制代码

( b3 x6 O' p% T  X! D" N2 {+ e9 E& e% F) P1 z! \6 u
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:
! V- }" F0 o( j" r8 C( m" A; i
$ Y8 @' |: O- |6 j
# g& Y" Z- t' m, a# u
  1. while(fend > 0)/ t' s; A6 B% n+ N6 N: i
  2. {7 }/ k; j4 [7 D" d1 T
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    / d# t, ^$ a7 C7 ]2 b
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ! f0 I; e! K! K- T. \' G  h5 x2 J
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ( x) C: E6 B9 j* W$ S! t7 @& A* y
  6. {
    8 {* X* U+ d; g9 }% Z+ Y7 |
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;/ Y3 o/ ]  q9 a
  8. picture.fin = 0;" P( b) l) P0 T$ x$ B" k$ G
  9. }) m' w5 k7 E3 O5 a+ j6 q
  10. else
    $ l- Q3 V) k; A' _/ _9 |0 A+ _
  11. {
    ! U. a. U% r& l2 e7 {
  12. picture.length = fend;
    4 U# Q7 |% X% p9 [- l8 n! r) T" \
  13. picture.fin = 1;) ~; U( L% r) j0 Z: d
  14. }6 W) N: V5 k* F( g6 X: Z. j+ ?; U
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);" |2 L- W. q9 w7 `  ]+ O/ K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);6 P3 x& V/ V+ Q( `
  17. if(sendbytes == -1)
    ; X& k# n5 Z. S* s( A3 i0 z
  18. {/ Q# m3 j: N5 h* G  @+ {
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");6 _" g, N- n; j" D8 v
  20. return -1;2 l8 P- Z9 x' ]! Z$ \$ r& Z1 D4 A$ f0 b
  21. }) h/ U/ T5 D( D% ~( v" ?
  22. else
      c. g( a& D8 y, S. o+ q9 Y0 k2 s$ R
  23. {5 l" I+ y2 |, X' O) b* r
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! Q" b3 G4 f9 ^* f7 z  c: Q( A
  25. }
    + J( C6 Z" D5 I" D
  26. }
复制代码
( v; v% L$ m: H- S: g1 i6 H+ _* b0 K2 ]

6 Y. E! @$ g5 \9 Z1 |* w4 R) o


+ n. R& L2 ?, D: Y
+ {, p+ F4 Y  b( ?* b, }! b$ A$ miMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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