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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
) I- Y0 g7 B8 ]( _
' l& I4 W# \+ }) q$ k: W


! }8 z1 X: X  f2 y; R% L

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
# V( E  C' B0 e, Z3 V6 _+ x0 D& ~6 X: H9 \- k! u

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。

- ]$ ~, A% P! o$ c6 L7 M: ?& a: I


3 f: _6 `) p8 T3 e2 l& g  }3 m/ B

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。

    9 s. j+ W  B5 B

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$ l0 Z5 b# [
一、HTTP网页服务器: R9 e# U1 j& G2 U% I

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): A7 E+ b, f1 k- O& ~
  2. {
    ! F6 H5 l9 N: [# c+ m- A4 y
  3.     struct sockaddr_in servaddr;0 g2 w: M6 d8 b
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);, e: e4 J+ w0 v' a
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ @4 Y) v7 b* ]4 [3 ~0 U: A+ U" }
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;* i, ]7 O8 Y$ r) V6 V
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, S6 ]3 O& ?5 o) {3 y" ^
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);- j& @& L8 [6 q: ?
  9.     int ret;, x% E8 Z5 L5 }8 S
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 n2 @- w  }; ]' L, y. }
  11.         {7 d  u" v% N. I% C
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);$ [  h; H3 Q4 n3 S! l1 j* P; s
  13.             return -1;# t% U7 L) W, n" y1 K1 e
  14.         }
    1 g! _6 U0 k$ N0 d9 Z0 F
  15.     int on = 1;& r  l% K- g3 X# x" r+ K7 x
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)1 V% p( C& w9 ^- m; c! F+ h: @5 ]
  17.     {  m; M' J5 ]. y; x! @
  18.         printf("setsockopt error\n");
    8 @( Z  W% L, |: j" a# d
  19.     }
    ' g7 A- t5 r4 I- A
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      o/ M: u5 o5 e) ?. f( E/ O2 i% b; {
  21.     if(ret == -1), g& e, b  {0 A, C* I, z8 ?
  22.     {& C' ^% O7 {% k" l% `9 l# \
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");. t9 Q# z& f! r6 g: h
  24.             return -1;+ L& ^; P: G7 V9 U( N; |% [
  25.     }! x' H$ Q  k$ `' X
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)5 e+ L" E  U9 a; W; W, r& f$ r
  27.     {4 b1 J* ]) |( e2 F$ K
  28.             printf("Listen failed!\n");
    % M5 a/ p8 n7 S, d* B6 t
  29.             return -1;
    9 ]& t0 b0 X( Z/ ~/ ?1 u* S
  30.     }
    $ ~9 U$ i+ e8 n, q: w) U
  31.     return 0;; \2 \; c/ g, f3 X' z
  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);8 g$ l5 n) {- W& q
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)8 d- X" w4 k- e4 r( x/ B. S
  3. {4 ], ~* }" o+ s, l% m: P
  4. 。。。; {6 F* u; V# j: h! R
  5. while(1)
    + X5 h. `. j' p4 w) K
  6. {+ x9 J# R( e% E9 `% A6 J' \2 X  s9 n
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);& c7 |# W1 r/ T! B$ ]) |8 A
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");8 c# `) e. h+ h
  9.     。。。1 m, f7 [7 j+ b, x  _2 a
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);, o* H2 R( f+ V) A
  11. }
    ( f8 h/ @' j/ l- Q3 D' A4 q5 K
  12. 。。。
    9 p2 k$ e1 X9 ^# A2 r6 P4 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);
    0 A  _4 P. J0 G8 ~" m2 ]+ {/ e& u
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;1 q4 h7 U7 R' n- d+ m! S+ C
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' @, E. j9 r. s  L6 E7 C" H
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;: ]/ L% \* M5 }: _- s8 g; T
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    + I8 _- }8 d# Y( h- `9 y3 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;/ C9 z1 v/ s# f. b1 M* U2 J
  2. pthread_cond_t pct;- W. j* ?$ f: h( d, [1 v( \
  3. int main(int argc, char* argv[])5 [! E3 k7 o4 u- r
  4. {
    $ N, v* L8 R- u$ A. n% _. a' l( A
  5. ...
    8 G3 q! L; T( y) z/ g  z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);( R# I6 c6 k0 `, B' B2 \/ U' P
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);5 m3 S! D3 f: F3 d6 L
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    & X, E( S! s2 k7 u$ W$ N  T6 n6 z
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);( W) p. y& Z: N7 ?  ^2 m  _
  10. ...
    5 x* ]+ i/ I& ?
  11.     while(1)! M6 s4 w! A% L4 G
  12.     {
    ' ^, U7 y" D( ^+ Y
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);; p( q% s% y9 I
  14. ...6 ^- R" a3 w* N4 q
  15.     }
    ; B7 K3 `7 y1 C
  16. ...% g6 J$ \% ?0 N; z& H
  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;"># H3 `8 u3 Z6 o4 _8 x  ]& ]7 X
  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" \) M; X1 |$ U8 c( u
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    , |6 e* F5 g0 E* a# V
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \7 @8 H( _$ e% O7 a( u& L) I
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \: G9 ~  m, ^1 f! ~& T
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n": m4 Y) }/ Z9 @. x
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross". [& s4 e( @: W1 o- B
  7.     printf("preparing header\n");: U* A7 U! ]+ V. J1 g+ Q, q+ o3 l
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    5 W) B% W2 B$ V
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \* N. S9 P. J2 x# K. w$ M+ c, L7 c) a4 D
  10.             STD_HEADER \, p7 V( u2 m1 \
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: \; x( {! d9 M; [+ p" U
  12.             "\r\n" \6 T  u6 J; c; w. b
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");1 q6 a- f" m& N. ~# C( h
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 N+ x2 U2 J2 I% V
  15.     {2 i/ w/ Y, c8 Z' x
  16.         free(frame);
    % m3 f% U! a2 \7 P8 p# B
  17.         return;0 H& [; }; n2 \7 j& 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" \
    : ]. |3 B. P5 v0 F% W, ]
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" ?2 g, S# q/ i4 x* n
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    , A3 I3 K3 D* M4 c0 `  d; p
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);) t/ p! X# \7 f" g, Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    9 d. a: b9 Q" M8 V, Y. W) |
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& h  r% k4 W/ ^
  7.             break;' ?* U5 C! j3 H/ j$ C* h
  8.         printf("sending frame\n");* r: ?9 l5 s+ T3 Q3 i" w7 Q
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)8 v# H- v4 s, D2 h+ q% G2 e
  10.             break;: o! R9 l/ i9 o
  11.         printf("sending boundary\n");! S6 m, D" t6 Q+ l2 ~; `% y
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) W0 d' N  b* N0 |" t
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ X! P. B# D. o! [6 o9 o
  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。


" _' I8 X; K2 E8 W+ S


! v( ?$ t  ~- p1 `+ d+ c& m二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
) I0 G+ B9 W% L- X% N$ h5 A0 P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ! l; P; S6 E6 a/ q2 w% v* [; S
  2. {
    7 o0 Z2 Y  ?: [7 y- k5 {
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    4 s; f' G5 T* B1 x6 K' P& u
  4.     if(*socket_found == (~0))7 z' x. K6 z! v
  5.     {  K/ U; k: o7 v
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");6 m9 m# o4 ^0 U; v
  7.         return -1;# h. U1 F  [* e4 |$ b5 X  L
  8.     }
    : Q7 o! M! X4 e- W9 f( e( K; y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;+ G- M$ C+ l$ M9 F: F& T
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 Y) U3 Z/ ?2 V4 x
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    , w. c( i/ d9 X: e* v  {
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . r, k* C& M* k* T) U: x6 W
  13.     return 0;6 v0 ?9 H  t. G+ T# v/ {1 Z
  14. }
复制代码

" l7 K$ q1 g  T( y( |5 N$ |' t6 p9 ~- t* J8 w8 M3 @" o
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:7 a9 m. c- V/ `: A, j$ D
) H- W5 Z2 {  f5 R) d
5 N, m$ s& X( X
  1. while(fend > 0)
    5 ^2 J- n& e! Y3 c/ z  R6 y' M2 A0 @
  2. {
    ( G8 c. ]  M. T$ Y7 U
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));; P5 x0 V4 F* L  a$ ^
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);! U! f8 O0 p8 H& b5 s
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)+ }* x5 m2 u) n! g9 r
  6. {
    # u* _3 S. O) r, W4 b5 }
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ) L- L/ G: S+ R6 `
  8. picture.fin = 0;
    & f  \, X- v2 j1 ?& E8 D. S
  9. }
    * X' k( t* r  t8 Q7 s" L9 t  `+ K
  10. else* P. V7 C! b# P1 ~$ t5 y3 ^
  11. {* o$ ?2 R, e2 X
  12. picture.length = fend;% r" ]0 h' {+ V7 c% U, `
  13. picture.fin = 1;9 A1 {9 J0 K# S# u- P
  14. }
    9 }" m* [* ?# @' Y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # d9 m$ y( O* `
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 _4 {4 b8 B0 M6 I
  17. if(sendbytes == -1)
    6 J6 L0 @& W+ i* w% d
  18. {  a! _, t6 H( |3 }1 O1 ~  \
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");% r! v% m% @) W: T4 u
  20. return -1;) [3 m7 ~0 j; R  _. J: M! Y
  21. }
    6 G1 Y3 n; P1 Z% h
  22. else
    + N! A+ M; F8 m$ N' V# U! W
  23. {1 J% ~% z( Q/ A4 ~0 @+ K+ K
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 ?8 S9 g: M8 j1 V& s. b) b% |8 b& R
  25. }
    2 d" J& ~- x8 V
  26. }
复制代码
( ^. P/ P+ M+ A
# c: C) s+ k# f. d9 t


# K# I- ?3 a$ q6 N  V8 h& @& r* X8 _3 Z( w2 T# J4 f2 `+ H- a: h
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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