嵌入式爱好者

查看: 10624|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]

46

主题

53

帖子

296

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 " v6 P2 b9 z) R& z7 f

, {; j4 n8 ~1 N8 X1 m; a


( ]. o+ {2 {+ G( j0 D

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/ z9 d- [) s; b+ I- L# F

: m7 h" c. G: s( h4 `5 K1 Q

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。


: }, `$ k/ _5 @; g& x* l9 l+ s" w


: B, F6 [% b% Z/ l" X" y3 r

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。


    2 F0 y7 N) V8 w- K1 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。

. ~8 Q8 `' Y1 o8 [
一、HTTP网页服务器
8 f7 X' K, J! B0 p% O! f% L

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)
    . P' l' M! P' b4 ]4 ^" F
  2. {4 R/ r5 H4 y6 `. Q& o
  3.     struct sockaddr_in servaddr;( I  L1 u. g/ C0 e9 ~
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    1 F" \: k, J" l: c5 a
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    8 K) l8 c5 d8 B8 d9 b
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    & F: Z# y/ Q7 @* }; g" b  U
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);8 z8 I# d4 C' d) P- `2 m
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);0 K. n  X5 C- I1 E$ Q
  9.     int ret;
    $ T4 B" B1 c$ i, d+ x! X
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      ~; |( E( L0 ?/ [- ]! f
  11.         {3 }' d( v! r" l$ L9 f5 @2 o
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);2 M% v8 `- q; d' y0 v& ^- I  K( ~
  13.             return -1;1 Z  g5 Z; M1 |
  14.         }
    - N$ C1 L; ?2 d1 O# x; y* i4 e
  15.     int on = 1;
    8 B! Z+ j9 Y  Z  Z6 h8 G# w
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + y' @- e; N) M6 }  Y* s
  17.     {. [+ d. l# Z8 \4 u
  18.         printf("setsockopt error\n");
    6 \8 u; e7 C0 X1 a
  19.     }
    % }$ X" l! I% @; l% T4 z+ g2 x9 g
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 d; D9 a. h  p! z2 }, Y
  21.     if(ret == -1)
    5 f5 ~! i1 n, a9 G4 F& H' i
  22.     {
    6 m& i% ~4 ^1 V; {8 s
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! [$ u5 M" C: E$ |9 }/ o) }/ Q/ z
  24.             return -1;" c. T8 u1 |; Y
  25.     }
    4 u. l+ d4 a& s- A
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1), ~0 v* l$ z( E3 L; t8 x, \
  27.     {
    2 Y$ j( U: A+ X  Q3 T  M
  28.             printf("Listen failed!\n");4 m1 T2 p: x" b% ~" h7 r
  29.             return -1;
    $ a7 i: G; b" _
  30.     }
    9 Q2 j- Z0 l: H2 i! ^! l% v  Y8 K
  31.     return 0;
    " V8 q9 d& {$ Y
  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);% E. |3 D3 r' M: X
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)0 G/ y4 \& `) `' Z$ S" R8 Y; R
  3. {
    4 Y6 j# z( E5 P' A, g0 I" e9 p
  4. 。。。
    7 o2 a" ^) r' r( m+ n6 @) {4 o8 z! w
  5. while(1)
    3 u6 d2 N  _% J* c0 h) @
  6. {
    " e9 Q7 f: _3 I0 P! D
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);- V' Q6 I) G! G6 w0 x$ d6 u* j
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ) h2 p* n, C/ I2 V$ ]2 T0 x
  9.     。。。+ }  Q. F1 p: N; {9 u6 l2 l
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " t& l& s6 t) Q
  11. }4 x' l* m9 U3 ~3 S
  12. 。。。- E. D: x! _- |1 [
  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);3 E, _7 u0 ~/ d
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;' O4 f- ]- P+ i5 L( t, T! j+ [% }, d
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ; E7 q7 a; m* T. h" U" k8 L2 [* Q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;/ p; @# w+ E: S5 Q, x
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);" y' U2 s) T9 w# F6 E
  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;
    8 |1 v5 n+ j: `
  2. pthread_cond_t pct;- B8 t* w6 z  m1 b
  3. int main(int argc, char* argv[])$ ~% v, G0 t/ Y2 r6 {
  4. {/ A& S: R0 H0 L
  5. ...# m! C  l# p# C
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    8 |* b' s( i, O1 o& V/ a
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);  Z( w, R: N% e* f' y3 d
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);0 M; x- ~7 y) X/ `& P
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);' N' \; ^8 j% `
  10. ...4 K* j- G: K7 y( X
  11.     while(1)
    $ S. m  y1 G( E& F, A3 ^5 Q! R5 }
  12.     {/ s9 _8 V+ `# ~$ F/ a
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);/ E: A+ M, k5 `8 N) ]7 c
  14. ...
    * T+ `( V* G4 j# ]( R7 X
  15.     }% z2 N+ d$ {' T: e( x7 n$ r
  16. ...
    6 O, x- c  ~9 }, U
  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;">
    0 g6 A& X8 S2 J! P5 Y4 p+ J
  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" \! q# R9 u4 O) b7 s7 u
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    9 a( P( W2 W( z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \6 J+ H6 l2 d) u) t- J) G
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \8 f! z1 Q6 J1 \& J# r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", p3 y5 y' J% L1 V3 k
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    , p) B  V$ [: _) @' W1 v4 \  C# }
  7.     printf("preparing header\n");6 h* j. W! O' j% y1 T
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \1 A$ U3 w; c0 ?0 @* l. i  r
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \% f4 W: ^0 q, Z% ]; x( w% q
  10.             STD_HEADER \! k3 d7 ^% z/ K; K5 Y
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \5 N! @7 u& q/ M' X) m+ a4 r
  12.             "\r\n" \# r; K( M$ O; z$ v9 t# {, U" J! s
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . v# g& m/ f- [. e2 `- y+ Y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + p: ]' j: t" q( Z9 u
  15.     {
    " k8 e1 n, S5 c: ]
  16.         free(frame);( U) J" V. e- ~: M
  17.         return;
    4 [# L# r9 I+ p
  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" \$ r9 R: {+ P' a3 k+ @6 ~
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : v$ h! r. c$ q% M
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    9 ?: i' \, ?  N+ X2 @
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);4 h5 j# t; v6 `# {4 W4 a
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    6 T1 g$ G% G7 X; K: R) E9 o% K' e
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 [& d0 t1 S( n# u8 H
  7.             break;' N! [$ K; L- Y# P; z* S
  8.         printf("sending frame\n");
    . [7 f! a3 q2 S" U+ A! c' M
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ( h& M( S# E  I1 N. G
  10.             break;
    / Q* r, Y0 q4 f  g
  11.         printf("sending boundary\n");8 T9 w# O; \$ W0 k) V9 ^2 w( K& }2 D
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 h( M' y" r4 z9 N% `8 U
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 g6 ?' P" [3 ]* \1 y" R& [: }  x. K2 m
  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。


2 b% X1 l) a7 y

+ v% b' o/ V) q1 s7 {
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:1 o' G$ J4 `( V, T# [5 E
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    4 [7 @1 p0 \" A! {. O
  2. {* m: ?+ e! T/ N+ C( m0 K# p4 l
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);3 a+ U- h# s6 d$ c
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . @( p. M) t# i; R* I
  5.     {4 s& R7 ~1 s) G  u
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");( S$ Y  v0 k- `
  7.         return -1;
    : w- n! o6 G' s& _7 `- V* @8 A+ N5 }
  8.     }
    ( O9 a4 H' ^% ^+ c  [" \% A8 P
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ' P/ a; w$ e. X+ T: J3 N
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 q- D( H3 ~$ Y7 e' j5 }, m: m
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 s/ r3 X: y8 H2 e
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 G# Z* z4 o" j. n- G# L; ?
  13.     return 0;
    & a' ~" {! H% K% ?: w: T1 y
  14. }
复制代码
5 j) v# x- R; j4 b/ |; V0 s

. \; Q" d, P( w/ V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:
2 i, I, |0 U9 Z. E7 r6 N) n; V( a0 }) W; c

! \  c% {. U% W9 P
  1. while(fend > 0)
    * H/ b- {# G; a8 A" S
  2. {% \+ B6 U! K5 s4 r
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));: j6 A: J- M& ]  ~. s9 T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    1 `3 i. c, t0 S2 g) t. O4 t" P; w7 S
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)( J. w- c9 y& f5 l2 s+ N" e
  6. {0 E4 c8 H/ ~5 I; a/ y' z' W
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;3 d  p0 \) }, o+ u& @
  8. picture.fin = 0;
    4 f0 v2 C1 p1 r  l5 p
  9. }
    8 O0 @2 d3 B4 \1 n
  10. else
    1 Q" i1 H! j2 E$ {" ~0 D: _
  11. {# I7 N4 v3 [9 b: }
  12. picture.length = fend;
    9 U2 ^2 s/ ^$ e6 @* V8 \
  13. picture.fin = 1;% {/ `8 ^, |8 I0 S  J
  14. }3 I4 ~  H% _4 a5 I- O! `8 x
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ! H( q1 K) |/ ]6 D9 W  C3 @& L
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);1 h) P# o; ?2 r) _) G- D
  17. if(sendbytes == -1)3 @6 L) z! s6 U0 Q- g( X% G  E. f
  18. {2 M; L: y; v! v6 @! l% J
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");! P2 j( V; r, y& x/ v; n
  20. return -1;
    - g' m2 ]! W" {( K/ ^
  21. }
    0 r0 }$ M8 f+ [4 u& {
  22. else
    1 ]' a2 `, y. w' h; f
  23. {3 h; u) |. E1 V; c
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;8 W/ {) p/ b* M7 _
  25. }
    : w, o2 B7 A2 y6 o+ b8 q
  26. }
复制代码

2 e9 W$ y+ L' H% Q1 Y* P- K0 Q5 E0 K" _# g2 q. `$ d' t

/ y5 _6 i: o' }( R# z2 q9 Y

1 }0 @) P, [( ^2 ]% o1 GiMX8MPlus 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, 2026-1-1 12:13

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表