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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 ' m) r; E! B$ G+ V

5 U" q' v% T4 m0 K- ?5 S8 n& n

% b- C1 h3 ]" {4 s& i. R- `

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: O" S7 x5 X' G4 L% X; E
- h4 R) Q8 {/ N1 f: p4 S$ p& X

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。


5 H; s$ `# N8 e6 {, T; P: Z, \

' d3 J+ ^8 F  N# x) 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。


    / ^- R4 u/ \) W% M, ]- V

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。

' P2 }7 K4 Z# Y/ L
一、HTTP网页服务器) d7 `$ Z1 F7 ^: s, S) A; u* t

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): u$ e  H: J4 c( ^
  2. {5 z. \$ X! }( z; \
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ' B; _/ t1 d& b* H& }: N
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);- M9 a' }  I5 K* ?! J9 z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 D2 w1 e# V6 O1 V
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;! e* G  S5 s' m, e
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % v, t* o" N3 d# L& z9 K( c1 x
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    - ?, t2 E$ V1 \8 }& L5 s
  9.     int ret;) |9 _% t+ @; \) c# f9 Z3 O0 b+ l4 J
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 c! B6 e0 G+ j4 E
  11.         {5 o. F) Y" i9 @. j+ i" j5 e" c
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);: }( Y9 j: ~2 P" L' M; [$ `( v) j
  13.             return -1;
    $ X: E# K5 c9 ?
  14.         }9 k" g, U" L6 l5 F- H/ C- g$ f' E1 o
  15.     int on = 1;7 [3 w8 H, \0 ]0 @8 j
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0): c% ]+ M  c( _$ l5 |5 _/ J
  17.     {
    $ q# m0 E- J/ c+ h
  18.         printf("setsockopt error\n");0 [( Q0 X, r; |9 m6 h
  19.     }
    8 M" X6 U" B" G+ X. }
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % R/ R6 n2 x" E2 I$ D3 x0 Z& X
  21.     if(ret == -1)/ `% k* R0 j7 ~
  22.     {
    + m% @- h" N0 e  r
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");# Y" T  i2 D4 G, ?
  24.             return -1;
    ! h; W( ^: E( t6 C! E! [
  25.     }
    ; X6 I9 O, h0 f
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)+ t8 B: y! {* D/ q1 K# Y& U8 T
  27.     {' N4 s' \  Z3 l, s4 f
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , x0 X: G+ z" N" Q5 B$ W8 ]* }
  29.             return -1;
    7 a3 Q. F8 t2 s3 N' P- y
  30.     }
    0 N: C* J- P# n7 E! U5 }% a
  31.     return 0;
    . {! T3 q* `/ V0 C- I% Z0 H9 S
  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);
    # ~( d- ]3 q: ?: X: Y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    - |2 G4 a5 i, E4 M" N. ^8 a
  3. {
    ! _+ r3 _5 R6 j; M9 u' Z  ?" E
  4. 。。。
    : _( f  l3 C$ N& \5 M
  5. while(1)
    8 E8 o' d2 W$ M" H5 l6 j' i
  6. {, ~3 Z4 C8 S, N  H
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    : a1 Q4 J6 P! o! Q, x' S
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");) N! f9 S+ {- ^& O) D' e7 Z9 P. r8 o1 C3 P# T
  9.     。。。
    / V) @5 n9 I; q; w
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);9 H3 s! X/ v# p3 C
  11. }4 x4 o( n- \) x2 r# ]8 S  v5 F
  12. 。。。
    1 a' S; m+ b" h- C
  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);
    + ~% W% k  N: l5 x. T
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;$ N. p  u* N) d
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' i$ _* E9 _+ Y9 X9 N9 Y
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    : e# L/ b  F/ P( p! N; W
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    $ Z  d) ]: n: o  B- M4 d6 o
  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;
    1 i" S$ m7 P& X( m2 H  a* i% f7 e
  2. pthread_cond_t pct;
    0 y, F- C1 }4 w$ k+ W; c
  3. int main(int argc, char* argv[])
    " F1 B4 F0 A; }4 u. e( L$ x# ?7 b
  4. {
    % D2 e, a) q1 T1 I) u" D
  5. ...
    . z. Z$ M1 ~$ r5 M9 S  B% A
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);7 V. ^2 ^0 P1 a* g6 a& j0 e
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);. [7 S. b9 ]5 h7 Z0 D
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    5 q5 W" z3 O; Q" c; h: u! ?
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    2 [3 g1 R8 Z: }% S, u) Z
  10. ...& o7 ~- Q! j& r' h  I2 n7 H' j
  11.     while(1)
    3 I; @( z4 u2 j3 h3 a6 p) _& D
  12.     {6 U! x* |1 C* y" N
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( M1 h# U1 p5 u& P  M9 b
  14. ...
    % i$ r4 w' q- G
  15.     }8 B) r* A* Z! r( C3 ?: ~$ [! Y, G
  16. ...
    % z7 R2 J+ h5 }$ A" Q- {
  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;">
    , f7 _, v1 T2 S% V+ n6 A  v
  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" \, k4 ~+ A: O* f# h; U
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \) e  I) \! _, b( K
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
      W# Q+ ]# \4 m  d# \1 l: D
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \; u( G% H1 W! E# i
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"7 Y: K- x6 i8 x8 u3 b
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    3 J  Z, R, D8 f7 u, j/ |' ~
  7.     printf("preparing header\n");5 M8 k; I  u: X" s
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ; b0 V. ^/ H: }
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \. x! J! D& i( V
  10.             STD_HEADER \
    % J! T. {6 T& c. |" e  g8 @3 M
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 _" Z! M- Z$ n- x
  12.             "\r\n" \9 V$ R: Q4 W8 z$ M, s* R
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " C1 P  w! F7 D7 L
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 I3 s" B4 F* t: [; y; o. S# o$ O
  15.     {. N% Y+ W3 H$ w8 j+ X
  16.         free(frame);
    1 ?  b2 d& b: g; N4 g" V
  17.         return;
    6 ^% t. z% H  i9 b3 ?
  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" \
    0 G, `, n+ l$ O* o' y0 r
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \' F2 u9 `1 F. V7 B' e6 B# ], T2 J
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \# t5 `) S8 C) N* K
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);& `7 N, T/ s4 F5 @
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ; n' e* z! S( v. ?0 K
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 U; w' ~) U% h$ d6 R. I
  7.             break;
    3 z1 y4 ~2 D8 E. R* R
  8.         printf("sending frame\n");
    # T$ G# L6 |5 T& D
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    7 X! k( O0 j% O- h
  10.             break;3 m) M/ J7 f8 f
  11.         printf("sending boundary\n");
    4 \3 O# S! _# H+ E, y- F
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");" K3 j6 r0 C  l0 p/ ~# A
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ c0 i) q6 D+ r( r% o5 F' 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。


5 C5 d- `/ ~* x7 T


0 o' J+ m7 |) \二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:+ X% {0 Y" p0 V5 V; F* E$ S. a5 o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
      L# X7 w* d$ Z$ D: G  r; V
  2. {
    ' r1 }2 w) a5 R4 u0 v4 C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ) f# n' e7 G' E. W
  4.     if(*socket_found == (~0))1 B' L7 M" F3 e. J7 U: ?
  5.     {) Q1 X0 w3 Q0 t: `( f
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");$ z0 [# K7 [* P" H9 g* R- z! J: _" j
  7.         return -1;
    1 ~! W2 X: i1 q4 a8 D2 H$ B
  8.     }0 P! N( u. P+ H0 ^: P0 b/ \  p; O
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    * o8 }- r0 y% q$ \+ r! x/ Z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# J- C! X: o5 Q( [
  11.     addr->sin_port = htons(port);( A9 D: l+ f6 `" e* o4 p  s
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);3 m+ ^, `; @7 J9 w, ?: ~
  13.     return 0;
    $ e! Z/ x7 k) D
  14. }
复制代码

$ C  o& i1 d" i1 q0 S7 P' {; t5 l: b2 g" c) B% g
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:
. n3 u2 O6 f: f9 U7 a0 p; e% F' W7 y. m1 [) X

. d: p: z7 p3 y9 I" o
  1. while(fend > 0)6 r5 v' p6 C- z# A
  2. {' r/ T- h# a2 x2 R& J
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));$ w# q) G( q. l" \3 O
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);  s: g* j9 ]# n. |) R
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)$ x' u) e. [1 i% r$ ^
  6. {, H& [. K$ l/ o, r3 \* [9 R% ]! t9 L% H
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;5 H! {, v/ O4 a9 ^
  8. picture.fin = 0;
      z4 T9 j* z! u, k. @# M/ P, C
  9. }, _# D0 {, q8 P: i
  10. else/ z8 {1 M7 ]1 ?6 Q- M
  11. {" X* R, R; r0 _- Y- ]: Y
  12. picture.length = fend;3 ]+ h( G5 [( b6 K! a  v+ l1 P! P
  13. picture.fin = 1;  v( I. P1 z" ?* J
  14. }
    - P% t: N9 r% ~7 i
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 t3 S' k3 n2 K% T! M/ [
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ L- _4 ]4 w( S1 x% _" J' t' y8 W
  17. if(sendbytes == -1)
    5 b3 A1 c2 g5 K8 u
  18. {
    ( e, _2 H' }" s: D
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 X6 `; f% m* J2 r/ V. n  P
  20. return -1;
    7 G5 y8 y* K$ ^1 _0 T- n# C$ K
  21. }
    2 S' H* Q7 L  R" U* C3 q$ a3 A+ H
  22. else9 B: M+ e' k) o' ?; b
  23. {' ~6 R9 ~3 U+ |2 ~/ |# T
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 p6 V# {3 p- A1 t8 p, |
  25. }
    6 U5 m5 k$ a$ O" E3 ?5 R
  26. }
复制代码
5 m5 [1 j3 Z. X! ?) O  \7 Q- ]

% n, \' X2 H) c* I

3 o* p8 l2 M, A
$ O9 X. V% L' X9 g# v0 V
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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