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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 4 J, t0 W" X7 y* J
0 P* S9 m4 r% [  y


$ E4 E/ {: e8 c% s- a6 p( a

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, r- l- Q% r. Y

+ c; T8 w* s" T) C. b: A

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。

, r3 I, ^. p8 `; S$ f* A$ P. }

/ v/ X9 {/ M* O

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。

    # B) f# ?% ^& A8 U

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。

, j4 [7 C1 k* p7 a% u
一、HTTP网页服务器
8 E3 }: |+ y3 @/ B: R1 \% A

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)
    ' {! s4 {1 K( D: `2 O. R7 i4 e
  2. {2 z, H! u' q  u) L
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    " R: ]: t  W  O
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    8 A& z" C' `. g1 c. L6 X
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , n. G# y) ^5 B- F3 V
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;4 A3 [' g* f$ U8 X, \
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);- `& C; y  m$ Q; k) q; b
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);- c2 t8 f$ D0 x0 k3 L2 _3 O4 T, @
  9.     int ret;3 b$ b- w+ y+ v# o1 W. m
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)1 j& @  a& g* l) P
  11.         {
    ; j0 e) d$ M! m& a3 F6 I7 s2 w
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 v6 b6 D' `; v/ c
  13.             return -1;. `1 ], k. w# m5 K: B; _
  14.         }3 j% z. r/ H. {0 f
  15.     int on = 1;* ~: r: }+ ~6 Q6 U5 j
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)8 V4 `* L. y8 k6 |3 `) D: X$ o* c
  17.     {0 l* U* |3 s3 ]; y9 d3 v) _, }* a
  18.         printf("setsockopt error\n");
    0 H2 @/ h1 [) y% M6 ?( l
  19.     }& Z/ L# S# J7 E! ^6 l6 B
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);9 d: x( O! B% g, F0 E& b" y
  21.     if(ret == -1)
    $ [& M# B* h2 \5 u# Q. W
  22.     {2 @5 M! c$ o9 z
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : I- W0 D' `- M3 W  z, l. G
  24.             return -1;
    # @% R% d8 V$ v9 W2 U; O; i
  25.     }
      N) I% b2 D" d; D& ~; }
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)' T7 L& V, a7 K! Z/ T0 a
  27.     {
    % p( W6 V- U3 C8 r2 F" W; O
  28.             printf("Listen failed!\n");: @  T8 J+ n$ s2 I$ l, e1 q
  29.             return -1;' n; X! p8 z" I4 J
  30.     }8 H6 K/ V9 j. v2 {2 N- y
  31.     return 0;" }  G( s9 {/ c4 U) W( t) @8 T. }- r- x
  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);7 |; ^3 @& r) \+ Z
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    , f3 C6 M( f$ x  g
  3. {
    / X6 Q# h) q# ]+ _
  4. 。。。& h' W; o; w' ]) V* x, H# Q. \( ~2 }
  5. while(1)' ]  I" f  B& ~# t" E  M
  6. {
    % E. U5 ]# u: r* _, s$ z9 E5 u% z" D
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ) @5 s( e  c0 W
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    5 _% B( g5 e1 M4 C8 L
  9.     。。。6 F; O6 H+ {) `" r. O
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + m% F) ?( u& G+ s- j
  11. }
    3 {7 \/ C6 I+ a+ s9 J* B; G% `
  12. 。。。7 N: G# N7 N; Z4 a* P
  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);
    5 N' a) n) N, V9 E
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;/ D# {& V9 d8 j# a
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    6 W  X- s6 t  E  j- f) y
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;5 v2 M: m8 c, x- x4 N
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ; ]* Y6 a: ~: t; z4 x; P/ _8 S
  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;" {4 W/ \( p% z" j0 [* l. q
  2. pthread_cond_t pct;6 B4 W) U8 g8 G  u2 @
  3. int main(int argc, char* argv[])3 e  ^5 w' P6 @( m$ f
  4. {1 v# j2 K" h5 A3 c/ B( }
  5. ...$ j) m/ V$ r4 ?" h( ^
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);& O) Z( D/ r/ `) I  F
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);6 Q% j, ]- P$ p
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ) G: k5 z: S4 ?+ o, c% }
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    6 e% ~1 p) y: \- w- M% d  u6 [
  10. ...: X- s# C- J- J0 w. H) T
  11.     while(1)
    / o( k4 @+ k: k2 y( `5 A. i
  12.     {% m( F+ @& O" A& Y8 ]+ O
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ g9 |8 g4 p5 i; v& Z
  14. ...
    ! H4 N: C+ T9 k8 D3 G5 S- X
  15.     }9 D6 d6 m3 y% k! J1 U- I; a
  16. ...6 h) w+ _. b  L* \: H! [: 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;">
      a% i# D+ e/ C+ J4 a: K
  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 |) ^8 p5 I+ W5 r1 q2 b1 [
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% C: I; j! J& T3 h6 D. k
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    - @8 h/ k7 U2 ?$ \6 B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    : j, I! B# p  Z7 f7 v; M% _
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n". Q# z; N- V2 c$ g9 t2 I
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ( ~' Y3 M6 Z1 V- V& i6 `. @/ s
  7.     printf("preparing header\n");# ~7 k! _- n( k( C% q
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \0 e! j6 l+ Y0 [0 e" {* U% Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \7 o: `' q3 u3 u- G" _
  10.             STD_HEADER \% J$ n0 |+ ?5 `' M* R
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + {. ]; i6 s# S
  12.             "\r\n" \, f& W( f( U3 P: }: y( ]
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");, A! I2 S- _  ?/ b" |
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) X1 n* a$ E) E; Z6 {( e  {
  15.     {: g  l) _, {; H3 j9 U3 J" `$ [
  16.         free(frame);
    # B4 ?- V7 q) ?  p
  17.         return;# m' M0 Z) F: E/ G0 J: K8 I  Y( f
  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" \1 m$ s- `/ m$ s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ( A( m; S2 k7 j  _( F/ Z
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 l: C% Z+ d/ Z4 }, ]/ J4 @: m2 w
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);. Q2 s, i9 {, N# o2 D9 ]
  5.         printf("sending intemdiate header\n");7 ]# c5 {6 J& r1 L% V
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + F0 v' E5 Q. D* F
  7.             break;# V- |- Z9 r+ z& Z
  8.         printf("sending frame\n");: m5 t% s% v4 a* |6 |# O9 w2 d
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    # S5 u3 |* K$ v9 h, N- S
  10.             break;
    ; t% l% \1 I; d! w0 L6 k
  11.         printf("sending boundary\n");
    9 O0 ^; ?+ D+ N+ V: I
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 a/ T* n- }1 g# }- i  S/ X
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ B, S: _6 w. C+ R6 ]) D
  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。


; `# C7 c# K3 T! b; i* z


. g2 u' g! N" h: g5 ~5 C8 t; V二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:+ `) h1 l: Q- `  H# T' H
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)* @3 ]# O* c+ g. |
  2. {+ X8 V7 B8 k5 Y2 u7 Q, u; D; H
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);- ^4 E3 F: B/ }7 w! d
  4.     if(*socket_found == (~0))/ {; L* ^  j* Y; m! J
  5.     {
    " s* }5 W& }! U6 T; T. f
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");# j4 m7 q) m0 }9 Z8 n8 A6 |
  7.         return -1;' y) Y, H( ]* C5 d: K0 q+ Y
  8.     }# M0 \% n) M: v, o- g1 [& d9 d: w
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    4 u6 y8 s( Y/ n6 A
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);0 j* G! P2 O0 {# Z3 m  L
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    * T; Q/ n$ z- Q. Y& N+ `
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % l: N; t) C4 n
  13.     return 0;/ {/ d7 [9 q9 r/ n7 C# I
  14. }
复制代码
8 h; `9 g6 V5 s2 B6 r

5 I+ J" {0 X' |3 b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:
8 r+ ?# y/ U7 Z& i
: p- e/ z, M( u  f$ s/ u& t1 A
& v8 D5 o8 `1 ?/ c. @- o( ~
  1. while(fend > 0)2 k2 [; L5 b2 |- z- z
  2. {2 e" I/ H+ |* u) X$ N0 u( ~
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    3 e$ d. V: x% j* \
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    1 O& f9 q! s! f8 q, z/ d7 I* i+ N' n
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    # M; g  v5 \7 Y6 j* c7 Y
  6. {6 g& {* S% c, k1 k" ?8 q, Y: y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    8 o1 L! C. b: J
  8. picture.fin = 0;
    % G$ p6 I% c* S) X6 i# ~7 {$ ^+ y
  9. }4 i7 @+ h/ h9 b: a% F/ `
  10. else! b" B; v6 H5 U4 e; Z; q
  11. {
    2 h- o( s. g# J  ^( ?
  12. picture.length = fend;
    ; @$ T; h( [3 o2 }; T) ~
  13. picture.fin = 1;
    ! Y& S8 g3 h" v
  14. }
    / A7 h) l! O- k% e
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);, n) q: \( F# H! [; @$ M  h3 D
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);5 t6 S( Z* b+ g/ G( e7 s8 {
  17. if(sendbytes == -1)5 a, P' \4 R) k7 ]+ q+ [" V# Z
  18. {
    1 k3 J6 T+ Q2 w% r
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & @4 Q* y: P% B7 M+ \7 Q
  20. return -1;- n5 A5 t6 g7 k- f+ V
  21. }# B" j2 S) W% E4 l& j
  22. else9 Y; I3 X/ `; p  p
  23. {
    8 R3 L3 b9 {: h: M4 p$ X; g" `& Z6 B" I, n$ Q
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 H3 c( a! I; P! Q1 A
  25. }" S& j& c8 `0 U7 b+ [' E' `& |
  26. }
复制代码
1 t3 c) ^( Z$ b* b
$ c: W/ Y" m4 n- k6 X. \4 T  D


# x# m5 J% p9 s# I# A0 p& b
3 T; W+ T5 ]4 x: E. a/ h$ I" SiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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