嵌入式爱好者

查看: 11759|回复: 1

[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)

[复制链接]

48

主题

55

帖子

304

积分

扫一扫,手机访问本帖
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 ! W+ S0 O7 n* x0 o) c+ {7 A& S! Z

6 u' |* X& G8 `

& F3 c, O9 ^# ^, n+ X

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
4 l5 x- U; R, \  k" s$ Q" J5 V$ Y+ }' ^3 ]: h

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。


: L) ~+ ], _- V! h7 j6 z5 o7 D

) {$ n, ~- s: U/ U

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。

    , i4 j+ K. y7 @  d5 r' k

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。


: K9 W; p+ S# m( ]! B5 S) S8 c3 Y一、HTTP网页服务器
( y6 q1 H1 H) c; x

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)
    ( p9 R9 L! b5 l" o6 R7 i! Z
  2. {
    8 u% _* T* Q. O3 Z" t) u; h: f
  3.     struct sockaddr_in servaddr;9 H: y" i- R, `9 f" y" m
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    # V# K" I: F2 ~( z: g
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ( H( A8 S8 O+ c" d/ t- z( Y3 @
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ; ^$ M0 B/ a, _$ x: B  u7 _+ Z
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 u" R/ l% V" h% d* H1 s! c" n; B/ a
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ! M& S+ v/ F, I) e" Z
  9.     int ret;% d6 C9 E! V) c, L  M
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)! B& a0 ~7 E- @9 V" }* s
  11.         {
    . w' X1 y  K+ @9 O! {% F
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) S5 p% ~4 O3 B* M3 U
  13.             return -1;
    / |' o* y, E' [, ^
  14.         }
    % m$ p9 S6 w" m. a1 O0 Q1 a
  15.     int on = 1;
    " H0 _( |2 b7 r* F% u, s
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)! @* x. d0 W0 G: D8 T2 n
  17.     {
    + K5 u' q3 w# G0 D: k
  18.         printf("setsockopt error\n");% q0 |  \* Q  f0 Y- t% C. R
  19.     }
      _: n- n# @; o7 a, y' i2 f( c
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 v3 h: z) Z1 M/ ]6 j: a- y
  21.     if(ret == -1)
    * Y+ y  w2 V8 v
  22.     {
    : P' `, J% t$ r" n- ]) o0 N" B
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");$ P4 O: D! W% n4 r( B
  24.             return -1;
    ; M7 }/ g' p- w1 g
  25.     }7 q8 {3 m3 w0 s
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)! K( f2 e6 s4 j0 Y- [: o( y4 p
  27.     {
    - B: M" W$ r& J$ B0 q7 a* ~
  28.             printf("Listen failed!\n");+ f0 V4 Q3 ~) T1 `
  29.             return -1;" D! g9 m2 I6 J# S+ c4 |% @
  30.     }- V6 `* f5 w9 X
  31.     return 0;8 y- o2 C' A3 W/ H+ ?0 V! P
  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);! t2 S* m3 Z. Q% v/ S' N; g
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    : [; j* u8 A' F: i" V# M/ M6 B
  3. {
    - V! Q1 P- y$ g' \# i8 X+ c; d  E
  4. 。。。0 e! J( r" I3 q' q* F5 R
  5. while(1)' p- G9 h  t! S6 Z/ {. G8 {' r( r* V
  6. {# S1 d9 G8 c; C" g, |: {( {7 p3 H
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    + g2 o" D9 Q( z% k( n) Y5 h0 _) J
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");: J" C* W4 r* z3 l3 Y
  9.     。。。1 C) `7 a/ u2 Z) Q: |
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);. _0 J% J) z9 ^8 s5 g. v
  11. }
    5 V' r# u! }" k8 v. e! ~2 @! \
  12. 。。。
    ) h8 @8 S! t. M7 F' W9 q
  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);# \* ]% f# S3 f
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    1 H, m; [( l# K* G
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;3 v' `. A0 [6 R
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;# ]& r/ q" o2 j8 V0 e1 H' x# c
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);1 ~- k& ?# j3 M8 ~! }
  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;9 U, D( x# r) N9 A! @
  2. pthread_cond_t pct;$ N- a, w9 g# s  @8 T- W
  3. int main(int argc, char* argv[])" t1 Y" M( ^) s8 o
  4. {
    6 n, \) }; S; V' ~
  5. ...* k1 G1 g0 p, o* g
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);$ S$ v9 Q  P2 u4 i# `
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);5 }- R7 ^1 {3 G, K) u# S" k
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);1 N3 Q% a9 r& D, {+ o
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);( i! Q/ f8 ^* E* a" Q" e+ @
  10. ...
    7 h  D2 k4 L5 g- O* v$ F
  11.     while(1)
    " d2 N  h5 O9 m( {! b3 n
  12.     {
    + o4 [5 w( f2 i- h9 |9 d& M1 n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " h5 Z0 Y/ M8 k! D
  14. ...0 v) ]2 R- C$ S1 I9 d# w5 l
  15.     }. A7 ~, b8 \; R3 O( F. \: e
  16. ...: ~8 A% c/ O- `0 I
  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;">
    ( S: Q: ~  ~7 b2 `, Y/ Y/ c; d1 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" \
    * V% ~. }, S* V  Y9 |- q
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \) G, }0 u2 R# ~$ B# w% n; `: R3 Y" Y6 n
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    / T+ g+ H0 z, s: J7 {/ w8 Z' ?
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ( r+ C. Y+ g1 o" [% q( k: i$ p4 S
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
      v! c& c- e: S
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"5 n1 [" E8 R1 x% @& R
  7.     printf("preparing header\n");( J, d5 }4 H" h+ U8 X
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \' i  p  r" U* v9 f0 Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    # }. A: I/ ]9 R0 w) S: t
  10.             STD_HEADER \
    ( x" R- k; A$ M8 R2 D
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \! s$ H- }/ }0 h, ?
  12.             "\r\n" \1 Q; J7 S" S% F( h
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");9 Z7 U& I% j0 e2 W
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      u2 L' p7 I9 I! |7 ]
  15.     {
    : {/ z; S; W2 B) @
  16.         free(frame);( p$ Y# h' @  x) U" _
  17.         return;
    3 `, g5 K5 q; j: c% x( Z# 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" \
    9 y9 u/ @! m3 h  g, M
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    4 e' V  N2 d: \
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \- C$ I& U+ Z4 Y5 f6 `. P
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);+ M# \, Z5 F$ B+ E6 `: S
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , ]8 h' a& N2 g! C9 [5 `$ q8 ]1 l
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). x  v# n( b, W3 K) C* c
  7.             break;8 s' V1 D, v; d
  8.         printf("sending frame\n");
    9 `) a5 J3 K( X$ @* O8 d
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    , E& N2 Y# d3 \( p& N6 r
  10.             break;
    : I3 X' U% O5 ^6 ^
  11.         printf("sending boundary\n");: F- K0 g4 e/ L
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ Z% j6 z9 g/ P% |
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # V+ n7 X" x" b
  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。

5 S+ _) Q- N( N1 g; H$ z1 A4 U

. a: N' ]. k, Z
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:* t! j. N3 R6 ]+ c% ~* k/ P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    , |! u+ k: c& O6 q: d& N  n
  2. {4 w2 F/ z: [" Y! t$ x
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( S3 Q5 F& G% a% {2 C  i. M- T! O
  4.     if(*socket_found == (~0))* k; ^$ _& j7 q6 r0 A" e1 r/ h
  5.     {
    1 `2 j; I7 n% u4 l6 D# s% {% ?1 J
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ' J5 b$ w- ?; w0 l
  7.         return -1;0 L9 e+ b& o6 d0 z# S: _
  8.     }
    7 c. s% X$ j1 n7 T1 y- U
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    1 Q. Y2 @9 V6 m. c( [8 U# Q" a
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, Y& T* j, L9 [
  11.     addr->sin_port = htons(port);! o; s: I" I# F) e; M
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      I- j/ D- c4 _
  13.     return 0;
    4 u/ F4 A# n6 `( J" J* D
  14. }
复制代码

4 M' e0 K  |9 S1 f$ M6 u; a; C% }( {( A% q
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:
5 Q) d, v* n6 i0 H' y
+ b  y# f! O* G  C: X- O% E  o, J# R2 G3 w5 F
  1. while(fend > 0)5 h5 Q# u4 G4 w* k; I$ z, i
  2. {
    6 s  V6 }2 I  j7 Q0 j
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));6 h7 |* a% i/ ?% G
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);, s( V. e5 j) R" z; p3 D) r6 @$ v
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 }3 D: l+ F7 Z8 |( S- d; [- h( y
  6. {6 [; Q1 h) x$ l) v$ Q. V
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    7 _# W( Z# F6 _) v- r
  8. picture.fin = 0;7 v3 w$ ^% N" j% Y
  9. }% N1 \8 p& w8 e0 K) ^/ k
  10. else6 ]- W. s) |8 U! J9 c
  11. {+ `/ ?& y  p$ a& C# @* A7 F: j
  12. picture.length = fend;. R! A& C3 @% I& K6 i4 P
  13. picture.fin = 1;
      e/ [% z) O3 d) ?. o3 E
  14. }* r0 ]( Y+ K, A" [
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- ?2 W, B5 ~6 N# P1 x, k
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);( n! G' k6 b5 V" W: u/ o
  17. if(sendbytes == -1)) D0 z2 _2 Z" F# y% z: E6 [
  18. {. o& ]) o1 X& u9 l% c5 U
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 K. ^/ z5 G$ O. p
  20. return -1;, W* U  I, Q1 _& u3 Z+ U/ ^, e
  21. }* |" d$ b4 Z, S
  22. else
    * |, `/ v. d* [" j( @7 Q1 \6 p
  23. {
    0 f  z9 @( w$ n# p# M, g+ E
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;8 s; ]  `* Z# I; T
  25. }! \! @3 s6 S. D6 ^" O, Q5 t
  26. }
复制代码
* |3 {4 }6 y/ c: @( l

, Y% v/ n7 [! Y; L' L; `


& Y4 Y5 L# s% {# a0 u( b1 t9 V0 ^; ]* K$ o& b
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|小黑屋| 飞凌嵌入式 ( 冀ICP备12004394号-1 )

GMT+8, 2026-4-14 00:07

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表