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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
% S$ W# F4 L3 J2 n# j1 N. ^( `! w' {


% |* z& ?  y7 |

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" a% i& Q* U, i: Q# n, @2 P  [& l* C8 n! g& p* L. r

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 T7 ]" k' _8 ^* r, N4 K; d8 F


3 k3 D9 |& q% H/ d  z

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。


    # x% l5 F( N. X) I

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。


! Q# O, ~! i: r# W' I; W一、HTTP网页服务器
$ ~& |+ i5 ^1 ]: \7 @( \

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)
    " y# j- D( V$ e, C+ a( q
  2. {
    7 L) E$ J  T2 w
  3.     struct sockaddr_in servaddr;: ~% [! s* H  ]: E
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);6 v7 @( w1 N1 {" E9 Q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));7 t' [/ P$ h, w" Y; L0 ~
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    , _. T. y# n* Q! a, u
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);! j; B' I1 X2 `* U
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);1 `- e& O: H, H3 m1 P6 _. _
  9.     int ret;4 g& T9 d& q' S+ O
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : K/ ^9 F) I( q0 g3 k+ k
  11.         {9 L2 @" g  ]3 _/ f& ?. B; h# \$ o
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      v8 b8 P% m$ ]. O6 f# H
  13.             return -1;! y) D  Q  r9 w5 ^+ m8 {
  14.         }; ?) ~/ B7 ~# I+ s
  15.     int on = 1;
    6 i  C- K0 ]( P; s* `: N+ M* L+ ~% y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)) b) [* \: G" O3 w
  17.     {: u5 J; e; i8 h3 w' S% V
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ) k' X2 z; w( ~
  19.     }9 }. Y0 Q/ }& |8 D) u
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);* V) f6 b! p0 k( g
  21.     if(ret == -1)6 B9 Y1 j9 c7 Q2 W! X% P
  22.     {- N* }# ~8 ]# p3 d
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 ]$ j3 u( }9 y" R5 K
  24.             return -1;* R/ y3 C0 b/ F
  25.     }/ G3 ?1 }! x7 Y; e% n
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)7 P# p, W: C- C6 L( r  c& ^; M8 u/ ~
  27.     {) a+ Y6 |  m+ O" \, f
  28.             printf("Listen failed!\n");6 y2 e( g* t2 Y% D- O- Q% Z
  29.             return -1;
    & S6 [: Q2 e2 Q1 H& ?8 r# a
  30.     }- L$ a$ \1 Y; z$ i; k& e: k  K
  31.     return 0;
    / j& k. r% p# S# 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);6 R& b5 p3 x" b. D4 O; J
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    & C) s+ r) E  u! u/ H( X
  3. {
    8 n- Y' Z) P" p0 j. Z
  4. 。。。
    ' W" b: J& B( W* f. j" z/ M
  5. while(1)
      I3 Z0 N- d! G
  6. {
    6 r4 v9 z! `5 Z: S2 j
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);: M8 [, u( N4 M+ n6 E) o: L, f, X
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    " X: t/ b# O& }" q
  9.     。。。
    1 g: F) N5 @0 e$ K, R
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : ^: A$ H8 m+ g" `: F9 I
  11. }( }3 D; `1 V+ M. m. }% P
  12. 。。。- N) F2 M; K6 R4 E& O: o- v5 m
  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);
    7 y3 {9 G" ~& t$ o5 ]
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    1 I( m# z. R# N# a& L; A3 Y: A* l4 j% f2 u
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ; i  a+ O' r1 J8 `& I6 N$ a
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    2 d5 F7 ~- n7 o, g, r
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 i, X% P) n6 j) {  I. b5 Y3 m+ I
  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;. b. X  {) k4 u" H4 V7 a9 J4 |; c
  2. pthread_cond_t pct;8 `4 y2 l( f! o/ n* H5 M6 p7 ?& ~
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ) x! C+ N7 o; d* H. K- T
  4. {+ i  W% `9 ^, I* ~
  5. ...( |. e, a3 q$ t' f' n6 V) {
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);# v9 g# ~- M2 z$ r/ E- A$ [/ r9 b
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);: p/ \( D+ j7 _# e4 y
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);8 N  S3 @; A$ e. s% Z+ d6 v' c* G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    . V8 i5 Q2 X9 E
  10. ...
    ' U# X3 y5 k7 ~5 Q
  11.     while(1)
    4 l$ O; {1 U( W8 w
  12.     {3 R1 O6 V: n4 f- u1 n6 p7 U
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 h' S- P7 \: P+ O4 J8 N
  14. .../ T/ i2 {* B5 h% o9 U# _( M" ~" T
  15.     }
    2 ]  p, S0 d, Y$ s
  16. ...
    , a5 E/ G6 c# M" z5 n
  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;">+ w' y, K3 B; ?7 a  i, ^
  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" \
    % H9 V% W) X& n: @! W( w& ~& Z8 }
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 B% }* O$ x: B% p1 d( d
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \- Y0 f& H5 [1 D) l  Q) y2 ]2 M$ a5 E* d
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ! f, ^, m- W* M/ c) G$ i7 ]
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"2 w; `, b. ?/ Z
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross": W' H5 U& Z' @# p# o$ a; O
  7.     printf("preparing header\n");8 G( z# ~! L& N8 k2 g: ~
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# M* y$ p, ?  l$ p+ [  q
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \: T9 c) }6 E, T; i& F9 u% x) f$ |
  10.             STD_HEADER \1 y" N" w( }/ t" d, ~: ~3 j* C
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \" d9 {% E# F! F) p- ^
  12.             "\r\n" \- l& ?1 d% J2 O, T
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( j/ C+ W( w2 Y$ y# h# \8 o, f$ D
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - ]4 M& o  O/ \
  15.     {
    0 @9 }5 |* j0 r, |4 \4 C
  16.         free(frame);
      Q( r3 e# m# a
  17.         return;
    5 N8 s. o# H: C/ }' \" L
  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" \
    ! W9 [+ H3 s3 w8 u- }8 L2 h
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \( w" j/ _! Z3 K# {
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    8 y  F6 H' T* q- a% W  N
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    : |2 x* [& K  u8 d+ l
  5.         printf("sending intemdiate header\n");3 K% R# z: M4 M
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ G3 e" Y1 O; ]% I! w7 D0 ~
  7.             break;) w; \+ o, T6 l7 J
  8.         printf("sending frame\n");
    2 \/ j' M: h& z4 e
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    5 A! c6 X" S- R" i5 B$ m- W
  10.             break;* a+ K& s* O; [" s, P2 E7 J
  11.         printf("sending boundary\n");
    : r9 B$ \% L  R" D6 v, ^+ A8 t
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : r/ i" Q& @% H6 W1 k7 s$ D; h1 Q, \
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ q1 W3 r1 ^' l5 N2 h
  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。


! J% A; I* C% f


# U, u' T+ G2 z6 v8 X- `  O9 w二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:0 ^: @% f) v% ^6 z; l6 {  w, ^
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)/ P3 j3 u, Y8 P; k9 `
  2. {1 a* T1 G! H$ f9 m7 {  C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);& v( C/ s* s7 c! a% s) i% X4 \
  4.     if(*socket_found == (~0))! B1 [' q6 Z; E5 p2 ]. ~) T8 j
  5.     {4 }' x6 d! \3 |
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    $ Y" C4 V! }$ f* H8 p' C' |  u6 o2 K
  7.         return -1;2 h/ N4 T9 _" x# C6 q; u6 ^4 w
  8.     }
    . @; a2 T& q. ?* S1 [6 l  U
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + k3 Y) S: a  X9 L, P5 ]- J# {
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / `4 b+ S( n6 P4 o$ z1 }
  11.     addr->sin_port = htons(port);7 Q. i4 U% a7 B8 P
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , s( h9 a5 e: z, j7 Y
  13.     return 0;
    $ H3 W" \! g; a
  14. }
复制代码

8 U# j8 D* v% U7 t6 U% {( H! [( w9 \5 S
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:* R2 {4 V9 V- u4 V# c
. c. {) b- W# V# b; w5 W: x6 L

2 f6 I( @5 Y) p; u
  1. while(fend > 0)
    7 w8 P. N0 w2 ]: {
  2. {, v2 a/ r! b5 q1 _2 X6 t; n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ; H; G7 C9 P$ [' p9 U% ]
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 B/ S  k/ L/ b% u) }3 I5 R8 G
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    9 j( }) k' J( Y/ h* e5 P) E
  6. {4 m( ]$ [5 G$ y  d/ i- f9 s1 e
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    $ G: l8 Y/ o. J2 Y, k/ @
  8. picture.fin = 0;
    . ~- U! y9 u$ ?) i3 [' P+ f$ ]
  9. }9 J8 C# j( m1 ~" K9 k2 J3 \. `
  10. else
    4 E. r6 {) Z7 V  `$ s+ r
  11. {* z, m5 _* `; U1 @+ |& Y+ ^
  12. picture.length = fend;
    2 w" }& T" t" @1 _0 O! t. G
  13. picture.fin = 1;
    - X- b; A  K5 N
  14. }; z9 X9 N3 Y. g
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 J1 z1 a$ X2 t/ p
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; `: o/ v& R- C* ^! [! ?9 N9 }5 q
  17. if(sendbytes == -1)9 \% A% r$ I) ~/ m: D( ^* _
  18. {
    2 Z7 R7 n, R- k  g% g
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");" ~' C# s  _+ W/ b
  20. return -1;
    - X. r5 F3 v* \0 h
  21. }- C0 j9 h9 m' e8 S9 u$ O
  22. else
    " Z5 ~0 q! |5 J* ]
  23. {
    9 y8 ]5 `6 S% |5 |+ x
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + `) C9 d+ l: j. z8 C3 E; `
  25. }
    , n- R, s! l- s% F
  26. }
复制代码
2 n+ N& M2 o6 [3 `" E4 N; `

" u; f8 S! N$ F

( q, d- A# r) B4 [. I# `
: D5 g& `4 }( X5 S" Z  O
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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