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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 / \- P  F. b, @0 t9 w

4 ]  D( t3 \2 h( w- t" p

' G6 j; L. ]- |! U

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 {% r/ v4 g0 Z0 J. B

; K& t% \; s9 M8 g9 t

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。

7 o% z% N' W6 J4 F% k

+ ^: A9 B" S2 |0 {% M6 ?1 F# A  T

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 c$ T4 m- e3 @

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。

3 f; a7 K0 N9 S4 U
一、HTTP网页服务器6 R7 K0 q) ?4 H

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)
    # \6 [& G& M2 y$ B/ ^% d
  2. {. o" o5 _+ q" L; Z* z% H* L
  3.     struct sockaddr_in servaddr;# T! y& j" i: S. x
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    6 ^0 G, T$ q) G! T' E! b
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));! [" g+ H' ]; O" n. s& c1 N9 H
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;! b" [. i, N! f) F
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 y8 W% S5 x$ P
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    # e- ]; P4 y+ e0 p
  9.     int ret;
    : {+ u* q$ c/ ^0 w! h
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : u1 p( b0 O* V1 o4 I* A+ j7 p
  11.         {- G% [: d- [" f! r( W8 r' l
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);# |8 v  c" R! L& X4 \
  13.             return -1;$ J$ X' W, A/ |! G) B$ ~8 b+ i
  14.         }
    # w. F5 v1 J2 [! i2 G2 z
  15.     int on = 1;5 z5 P! V' B+ J4 m) b8 G- p6 C8 S
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0). ]3 Z+ F2 C) s% E" R* E
  17.     {# M% b6 y4 {  ?  f' L, q+ M5 x2 [+ d
  18.         printf("setsockopt error\n");
    6 X( O: {# K) }4 y6 V5 k3 \) H
  19.     }
    " q, {$ W/ D5 C8 {) O9 L
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    6 D) o& [# o! v6 [2 n* Q! k$ Q
  21.     if(ret == -1)
    6 K: F5 l; u5 W8 }2 E% l9 O2 f
  22.     {
    4 Y& q! q; a4 E$ B( f, U5 X
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 C5 ~% s$ f9 n& p# g* L
  24.             return -1;) z3 p# t, {5 y+ }
  25.     }5 g+ k9 \. O  W4 q
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)+ y9 A+ Q% g5 k" a
  27.     {
    4 d6 G" ^% v( x/ S2 R4 |
  28.             printf("Listen failed!\n");/ T  z9 H5 l4 h+ W) \  o$ a
  29.             return -1;% R# |0 `. O5 x
  30.     }- Y, W  y* E" E% x% E
  31.     return 0;, s% f+ }% |2 ~5 p6 ?: R9 o# J
  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);9 z  J2 Y0 Z# O2 u
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ) t2 K5 c6 O) i. a0 k# ?
  3. {
    ' p# ^8 \) ~8 i  b. V. O
  4. 。。。
    4 ~* e$ {' G" s5 I! F& \
  5. while(1)* g& ~5 y1 U$ `
  6. {
    3 ^, x4 H; N0 M4 k, o; J- Q6 R
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);% q2 Z0 Z+ s8 Z0 c2 ~5 }" r
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    & h% w- K- o. i
  9.     。。。
    ' }, A. x: C) x2 u/ N; r* P
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 `+ F4 W- h4 X
  11. }6 c" ~, H: A4 R" I
  12. 。。。5 p# E, H" U8 i. ?1 l
  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 F' Z$ [" J( v9 W! Z! g
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! P$ v, c5 p2 _/ _1 U3 ^
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;0 h9 z; ]3 D9 A+ p- P  H
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    2 ]# m- ?; v& y: v
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    0 E3 _* I; f# A& @3 H) s- z
  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 q  Y4 x- l& Y
  2. pthread_cond_t pct;
    ( [4 L! a% {( n8 k' ~$ J8 A. Q: e
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ( l1 k! }, g  g$ z1 L# U6 W1 i8 a1 W
  4. {
    & _. {) a; b  L' D0 Y. ^, [
  5. ...
    + x9 T7 I1 e, V- {
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 l$ u; l1 ~8 Y1 Y# U" v/ O
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    - k- n5 E$ y# v( P
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ ?0 v/ j3 U. Y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);( z/ A5 A1 |. Y' Q
  10. ...
    , ]/ K6 E( @* |$ _+ Z! I4 c
  11.     while(1)$ Y8 Y  r- k) y" _+ R
  12.     {
    : w& W' z1 _" A5 ]+ `
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' C8 v" U+ Z4 W; T: @2 E
  14. ...
    % Z# ]/ d2 a' Q. S2 k7 {9 |; l
  15.     }/ u* h$ a% b* I- g& a
  16. ...
    ; p2 I" g9 ?' t  [
  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;"># w7 p5 ~9 n2 }8 S- d
  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" \/ ^0 P' c) _% l, k2 h# N" V9 m3 ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \  ^, e  N6 u& t+ n
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    # ]1 V! K5 ^# \/ j
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \+ o8 K- D7 e. [  ^" S0 x$ z$ f
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    & G  ?! k9 j: h
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ) ^) H  E, F. j! [; h
  7.     printf("preparing header\n");
    2 u* i( q2 r  \/ O2 }' Z/ M. \: Z
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    + Z/ X3 S  M6 ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \0 K" }' E) `9 ]& X( Y
  10.             STD_HEADER \. O! Z, s, w; G( J9 q9 q
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 q6 p! @( F2 I3 T4 J
  12.             "\r\n" \
    6 S7 C3 n  d' C+ p" X% @; @5 p" t
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");: |2 v. _. R: K+ {( y: K9 m8 f
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); J6 U2 U8 W" A( K- N+ n
  15.     {0 S9 ~2 U; ?8 p/ ^& U' H6 w) f" L
  16.         free(frame);
    0 {+ P4 @6 \1 v% W9 B# e
  17.         return;3 C" f5 L/ {& p4 K/ \& ]1 i
  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 k% _  K2 o/ q5 U/ [# Y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    & ?% x/ W& F0 N
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ' d6 \  j6 ]0 l* u) Z( O
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);, L/ U2 T" O+ P$ B+ X
  5.         printf("sending intemdiate header\n");; s0 v6 n( Y9 I# @
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( m! ?8 |5 e5 O' F  w
  7.             break;& D1 z5 R7 G2 B! C
  8.         printf("sending frame\n");
    1 R& D6 o. c( S
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
      M& w- U1 @3 O; ~7 F+ L
  10.             break;
    5 x( ]2 G4 c& G& v+ \2 U
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 ^" O, l& n9 \: _6 H1 H. A+ a8 g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + _  O5 b& ]2 i' Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 w% _, k) o- j+ {& {& w
  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。

& v; E) ~3 {) \" _& v* C# A6 N* E

- J- R4 P5 ~. @; Y5 p: V; X
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
7 x0 N  j+ M- |' T" A
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)/ M9 F, c# ^* P; h+ Q! D
  2. {
    / \* F# W' B4 |) ]4 }  z
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ' X% e: t' x( H3 }. u
  4.     if(*socket_found == (~0))* I0 t4 ]# K1 {! J% N/ B1 n. D
  5.     {3 V3 h, i# |8 A- h! S
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");( Z* _" S, e# r  }
  7.         return -1;( \$ F; G' ~" b+ K8 X4 B, b. Y. T
  8.     }
    / `6 V+ [4 Z4 A/ ^# z2 G: X- C+ w* h
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    9 w7 u' A4 [5 N: X$ s
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* B, t$ c# E: E- z6 V9 K% F
  11.     addr->sin_port = htons(port);8 y5 ]" B0 ?1 {& S2 ~6 Q  y# F( g" h
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);/ Y; f, P8 i4 s* M! A1 E; L1 a. Q# s$ O
  13.     return 0;4 ~3 K  n& [8 H/ A: n. X4 Z, Z
  14. }
复制代码

& k( s9 _. x; y" E  M( @! K( ~, U% H
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:
4 \4 t. a+ P# ^, J, l# l: i1 @
6 r+ m( ~; V. l5 N- H4 @8 U  D! H9 a: n  q, k3 Z
  1. while(fend > 0)7 k$ M) s7 @/ C8 a- }
  2. {7 l" q1 F( A- z# P! b& u5 m3 z6 c
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));' h+ W/ n& h' Q6 v# w6 a* i
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);4 x! n, C) ?* Y7 m% {, v
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN). R" @1 z4 T+ [2 C
  6. {' R( Q9 j4 f; P! u7 ^( _/ e
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;2 ]3 t5 }$ S1 M2 A# \" R  o' L
  8. picture.fin = 0;
    ! y+ ?) `/ [: ]% \( U8 q
  9. }
    ! G' ^2 M; R5 `) M" y( H5 G* S. g! y7 D
  10. else
    0 {& @' {  W" y
  11. {
    ! Y; H" M9 f3 ~$ [9 h! R
  12. picture.length = fend;. F" F. s! |5 q; N6 L, d& L
  13. picture.fin = 1;- S' `4 ^' {# Y
  14. }8 M- k. d  @  Z( ~* B: P  U( r: M
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);$ r5 ?2 Z- _  L1 j3 _) @
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 d5 h1 t- r6 b, e3 l
  17. if(sendbytes == -1), R# T4 ?, E! q8 q
  18. {% b' M5 L: |: _! R
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - B9 h- C  E: ^5 u$ H
  20. return -1;
    * J1 \2 u, M5 u" S; f2 o/ k
  21. }* o4 A6 W7 @7 t3 T
  22. else9 S/ }! ]0 H( F+ ^/ F; I
  23. {* K: F, w6 H* e3 D" P* |# A. P) n
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 v+ {: P8 k6 d, ~* i2 ~& K
  25. }4 R0 i4 c9 A9 n: d- K: ?( C
  26. }
复制代码

, v7 W3 l7 {1 f8 s) ~2 E+ k7 P, @5 f2 D/ U: c

8 K/ j! t3 j2 g. V. L7 s

2 x9 A* D, x% k! ^iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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