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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
; {  l* R' Y  |
3 G+ x; J8 A+ ^, S; w  x8 F

) ?, B; \0 i! W5 X: |) o

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
. Z$ T6 p- M8 ?' A2 T! e
: i! j! z3 m" 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。


! h' Q4 {6 j3 B  B( u1 r2 W# q


2 O1 N( a0 E8 g0 u6 T: v

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。


    % i! ?3 N. t1 U% `6 m

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。


! Z; Y5 E; W, h4 U) c, R1 x一、HTTP网页服务器" A  f* M4 ], _$ Z* U% i# I7 d

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. Y( v# H, D. u% _  \
  2. {
    $ [) l! Y0 @  \& B
  3.     struct sockaddr_in servaddr;* \. m1 b9 m  h: O1 U0 W! k& O
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ( B7 w$ A, }2 m- e* y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    & A  P/ J$ n, o
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    5 b5 ?) h$ F3 d0 w, J) A+ W* V9 [) n
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " i9 g9 `6 b7 M! X( X; K
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);4 Z1 o% V/ U8 o7 m- v& V$ m) e& i$ ]
  9.     int ret;  Q0 v6 _8 `4 Q: T* m6 D' }7 B
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! m/ Q" N  [6 s' b+ K
  11.         {
    ) K0 }$ @8 R' l3 a
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & ?) L  s. ~! s2 ~( D! y' t3 u
  13.             return -1;
    5 Z1 y2 C/ X3 {, ^1 Y( g2 t
  14.         }$ B% n1 f  b# v. ?" ~
  15.     int on = 1;
    / L: T- q% C1 A
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)% J3 b# [6 Z' x
  17.     {- N; [$ S/ H9 O& J1 ~
  18.         printf("setsockopt error\n");4 S0 a! ^0 u+ L2 B2 ^% P: ], ^
  19.     }& j, B5 Q/ n9 G! J0 k8 {' F
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 E$ b* A: Q8 ?4 e* v8 P, h# N
  21.     if(ret == -1)( U; q) k! b) U
  22.     {6 e9 @1 p6 a; u5 ^/ v2 Q6 b9 F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 n( E) s9 }! `6 s
  24.             return -1;
    - D( L$ n# k+ y1 N0 ], R# q/ y- }5 R
  25.     }7 o% T0 k) v# [
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)4 D3 Z! \' Z* _" U  M5 ^( R
  27.     {
    . E8 d# R" I+ G
  28.             printf("Listen failed!\n");0 {% d5 M  y, h
  29.             return -1;. R, q, Z% y. s  P
  30.     }/ w9 P& s" R1 X8 y4 {% K! V6 y
  31.     return 0;
      A/ ~! }. c% L& v& i5 @0 n
  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);: n1 I0 q0 k; q, b- s" \! [
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)  g8 P+ a: C0 m( O& G7 A' L# x( a
  3. {
    ' b9 e! a3 y% f# q: X. e, ~
  4. 。。。
    9 `& ^  Z& L# d9 t$ {# a
  5. while(1)1 x  g% X: L. q. f! s. u
  6. {. i6 y# ^' @5 P4 S- B, s! R
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);4 _! H6 R+ q& _# P) _
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ! d( h' q* R+ Q* n8 R: M) `
  9.     。。。" s; A0 w/ y  W7 C& U0 ]
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);0 Y7 n" N! Z3 m: p7 ?6 i
  11. }
      t& S! N; w) w3 W  w; Z* \4 i6 G
  12. 。。。
    # {0 t$ [" p# u( i0 q& w% |7 ]! n
  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);- t1 R) @( K* K) W8 C% Q. B
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;) P- [: p" S- Z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;( h# a( o, v4 @& J" k8 e* W+ m5 k# @
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    4 \$ s0 X  D# J) _
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    % `, W1 D+ K5 i- T" w/ V  }
  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 S# L4 z3 a0 t" z
  2. pthread_cond_t pct;
    0 ], H, S' X5 p' N" b
  3. int main(int argc, char* argv[])
    + f4 T% a2 c5 O0 n) ^% P' C, v
  4. {
    0 g$ @' E2 |; z& `
  5. ...$ k9 w2 C1 U1 J, C! P7 _
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);; P  R1 U# ^2 V4 |4 J7 K( V* ]
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);- ]3 Y. z$ c$ a0 O3 A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);# t% Z' |: B" P
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ' s% x7 H) U" K! z( h: S7 }9 X
  10. ...
    # m2 N6 c. s6 L& k* M) H2 _3 X
  11.     while(1)
    8 t+ E! X5 W+ A" K0 @+ ~. h" q
  12.     {$ U  i; e( ~5 I
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; V- w, g9 x' `# C' C
  14. ...
    . Y) g( m) `" E+ ~6 r8 K- S; O
  15.     }3 {3 j5 G9 ]" Q* h( ?
  16. ...% Q! O# X6 L: M) i( u) M
  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 q. [0 t( W4 ?3 U; M
  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" \
    / r0 Q  }5 T3 v# |
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \9 X& R% S8 G3 d1 }, o" A. I" R) O- h; A
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \( N7 `' E+ f& v+ ~
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \' u" o) R/ v7 N3 s6 [7 s
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    * ^( C+ c* N& {% d) d/ X
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ) |- }" y+ L; N5 e& p. Q5 A, |9 n
  7.     printf("preparing header\n");% g3 d6 l+ w! E3 y. I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \- b3 v$ l2 L! `/ y  v4 u
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ ?; W& _( v0 m0 z" {$ P  @
  10.             STD_HEADER \
    % B6 G% b( K) C. R  x
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \8 F# _. F' z3 g% z2 l2 R
  12.             "\r\n" \$ `. y! K7 V; t6 k& V
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    * T/ v( ?1 G. y! K8 d! Y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): C1 Z( O2 R: J$ [) I
  15.     {
    * O; Y; n+ w  G' t# H  F: p
  16.         free(frame);8 [3 ^/ j& L+ l# u/ b
  17.         return;
    - s$ Z- G# g/ p6 m
  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" \
    5 F8 F5 E0 a: N' v9 n
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \6 q1 u3 |) \+ u
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    1 s! G0 S3 W4 E3 }/ B7 a, z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    . Z$ O; c3 F+ K8 b/ m- K1 N
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    7 y+ @9 T7 m- ]
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  t) B6 H% b( ~6 R' `' S
  7.             break;
    & m6 D* ^; M( I: O
  8.         printf("sending frame\n");
    ! x: }: f6 q2 [0 R
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)- t( S- d$ }5 d) G6 k1 ?( {
  10.             break;
    # P* W5 q; a; J. Y2 ~! A+ f
  11.         printf("sending boundary\n");; b$ y2 m+ U0 N" E# a# d) t
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 I6 @  V9 r: u8 f6 a
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  n6 v1 `- `. W: ]/ I7 W. B0 c3 R
  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。

/ @+ q5 F9 O0 |

) j1 Y- H4 a! n
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:. P- Y4 m% V: S% q. c5 P; e
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 m  }. X1 U4 t4 h* `( S
  2. {
    9 _1 M5 Y. L, o+ ?9 A+ g+ Q, m% D
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    8 a$ J4 o% Z0 r1 _% D" M
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % t) R' F1 A! Z
  5.     {
    ! W9 q1 {! p2 m9 f& a( u
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");" u, ?8 ~. x( i# b
  7.         return -1;4 v3 l4 U4 U% V) H5 ?5 ^
  8.     }
      n* y* @/ r; G9 n0 {
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    0 o, H. K2 N, i/ l
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ r( Q" r$ |# i  U+ A0 d& U3 b7 Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % o5 n& H1 a5 e6 T: \
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);  i+ [. M+ i3 w( n  L
  13.     return 0;% ]- f) J& F; w7 L6 @- ^6 J, ]: |
  14. }
复制代码

# B% l. }  e* X/ c9 r; q
6 ?7 A+ f& Z' _5 c5 o% B& E- J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:
( n3 Q! T+ D9 y" W2 }
! D5 d5 u/ X; G- R7 d* f+ D) D" }# j# N. q
  1. while(fend > 0)$ e0 d# _" X& d, o/ i9 G
  2. {
    ! W% L, A$ C* N$ i- |9 p1 n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));2 w1 Q. J+ f# o& }# p( Q8 G
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);7 ^: Z6 W9 Y8 ^, G: r8 w; Y) n
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN): A3 f. G( o# \  `. b* m, s2 G8 G
  6. {  e/ W5 u8 d. N+ _& Y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;$ o. d" s( _, U" w9 z$ Q) p
  8. picture.fin = 0;$ S/ l+ d7 K2 F( Z- r7 |  H
  9. }" ?7 i* m. _0 W* e: u4 E
  10. else/ l! m% ~$ [9 ~$ ]% Z' W$ q
  11. {
    ) \- @' `0 P2 O* T7 Y4 T" O
  12. picture.length = fend;6 y0 K9 x; y3 I* [. L7 d$ R
  13. picture.fin = 1;
    * l( L- q* {1 ]4 x* G1 v& z" e+ S0 N# P
  14. }
    . R8 v# ^% [3 s( |1 g5 t
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);+ A% i% E" m7 T9 X' [3 i
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);. j+ t- \: K4 D% {2 G
  17. if(sendbytes == -1)
    ( E( h9 \6 b# J( W7 g. j
  18. {
    / d/ a. X! c/ P; T
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");& w' V, E( K( w2 H
  20. return -1;/ Y# q' j7 ^) s7 ^$ G: V+ B' L6 N3 _
  21. }
      G: ^, V, y( J3 @7 k
  22. else
    8 L$ x/ f/ {$ A! E6 d# g
  23. {
      ~- b* I2 E4 p( X8 F
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;" e4 V' h$ ]& \' K: k$ \# V! M- ]
  25. }$ c( b: K: @2 G/ A. |9 _
  26. }
复制代码
+ L9 Z) R/ r4 n
6 @. }0 P) {1 `$ y! f

/ S5 I' \* l8 z. Q3 U4 l  M

+ E. L. j/ n  I. g9 {1 diMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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