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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
7 j- V9 M' P, i/ k  A0 ?% C" A9 Y9 D# s, R


* y+ X) J, s3 S' ]

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+ @% q% o' [& m1 ^; W* y
. m/ o4 @9 Z1 h8 ?/ 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。

6 e" s0 @( P0 h6 u0 ^1 ^

) }2 r7 p' R% w6 a

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。

    ; V$ w2 U! w/ W2 {

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。

) k/ A4 Y& {: V/ O3 |
一、HTTP网页服务器
) x# R: E* m8 v1 J

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)/ L/ ^* m/ r0 U9 q- j
  2. {3 R$ e. S2 u" ^; N: o+ Q
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    9 M$ y6 y2 [1 y" N( A) w, |- z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + @, B0 u2 g4 D
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    / z" `! e2 O! T) S9 n+ A2 f  o
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    0 y: [' V9 j* G
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. }7 V  D7 w2 u+ A; f0 L+ v
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);: z( n* S+ m& ^
  9.     int ret;
    ! r, b+ D2 c3 W) T- L9 a
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)+ L7 ~4 Z5 `- K- \( w! f
  11.         {5 m9 l! ?2 D0 S. W% [- Y- a
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);# I9 e8 h. K4 G0 W/ ]
  13.             return -1;
    # P- h$ E* t/ C$ R! B
  14.         }
    / _# _( t3 j! |' c& X1 F+ I& Y4 z% {
  15.     int on = 1;8 `0 U5 ]/ r/ L
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 Y& i6 z/ @- h0 |
  17.     {, f3 h; l" ]2 E, U( @- \  v
  18.         printf("setsockopt error\n");5 V4 n. Z$ q" Z7 E0 d3 G5 [
  19.     }
    4 J6 C* r( G3 a0 Y$ O/ h
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & ]* Z  N* |. `" N1 |# x3 d1 q$ O9 @- a7 V
  21.     if(ret == -1)& I! ]! j" |. i: n" P3 s. G
  22.     {
    ' Q1 H8 A; Y. \
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 ?) M/ \+ }( J1 _9 K5 v
  24.             return -1;
    3 O, l; @3 x. ~8 ]  P% M; z
  25.     }
    9 ?: J3 p/ M  A  B" p- L# F
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - g% S$ E; _! [4 W$ i
  27.     {& {* k8 U+ I. ?9 M
  28.             printf("Listen failed!\n");2 s" k) ~5 k0 [: O# N0 _9 [% D. v
  29.             return -1;7 r7 L' R: }! e! D
  30.     }1 u2 L3 o  e$ B7 D
  31.     return 0;
    2 D( b: n6 ^( H& P3 Q  m7 R: F5 w# _3 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);/ A7 k7 p( X- E: \
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)/ w2 {, u5 E2 `/ [- _+ f
  3. {5 o; I+ p" i: x7 j7 V
  4. 。。。$ f- b3 l$ F5 M0 W4 v3 c+ B$ r
  5. while(1)
    ; c6 _% M/ ~, i8 W
  6. {/ I% P) i& d* Z, `. f+ }: x
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);; o# }! ]7 q7 y
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    2 y+ Q% i7 \& l# w% i2 T, U8 o
  9.     。。。
    ( G6 G: [3 w' [6 S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);( S: u1 F. V' X% d
  11. }. W+ S# b( N% G  G5 t" {5 G' ^1 a; c4 X
  12. 。。。$ l0 n- v* ^! |& ?
  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);
    ! R9 ]% k, P5 @1 O8 `) v0 q1 m5 _
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 V5 f! I3 f5 H1 v3 l
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ; [. j" m; \* f2 ^( t- K/ w
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    7 f; x: C3 ^# J2 b1 ?1 w
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    0 K! f; s3 p2 O" L% r5 h) D5 n
  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;
    5 W3 @6 C4 O  Z- J" d0 o
  2. pthread_cond_t pct;
    % d9 |" v7 j! n
  3. int main(int argc, char* argv[])! O6 @2 w! ]0 w# y( a+ u
  4. {
    7 @! R( h& Y$ y  T  O6 V  T
  5. ...- C$ Y) z, T, d' E( F2 Z8 w+ T+ z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);; T( a, j, [0 ?
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);4 U$ X; B& [3 f" \& q' R3 i% j" k& t
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);: S; B# F' `& a% G8 h
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);  W0 \; @) O. W0 Q
  10. ...$ c. f$ c% W0 W8 }$ o2 `( Q
  11.     while(1)% ^* D1 ~0 V$ \5 I
  12.     {
    ; F: `$ n! a) ], F3 _
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);( I7 Y: X! T$ D  w  ]5 e: ?# f
  14. ...1 |6 z/ n8 I% u& M
  15.     }
    7 A! P$ V+ D" X
  16. ...
    0 S2 A# P+ P3 B2 N  z- i
  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;">1 A) c! H5 ?; O, t, [3 a8 U
  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" \. {+ z' X0 ?4 f& I4 ]7 q% Y2 [
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \  d4 r& M- P" `  M& b! `, |; k
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ' u& Z. \. _, A
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    5 `2 @: P  ?3 N5 Q5 ^
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    1 i9 D; Z  F3 Q
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ) x1 l% b6 G. @! S0 j. T! ]) S" ]
  7.     printf("preparing header\n");
    " `8 Y# x/ t( o
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \" [5 G# ^" _$ d6 `
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ S8 d. e* T' }8 p
  10.             STD_HEADER \
    ! s( ]. W* |5 s5 o7 I& a3 T
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \& _" b3 i+ n/ K
  12.             "\r\n" \. ?! t- q1 K2 r6 u6 j& N! Q" E
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");/ N$ ?2 k& o0 W! P, }: r- O' {" ~
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; \* R5 O/ J$ e: \$ B" P7 C) f
  15.     {: k$ S0 n( @8 x
  16.         free(frame);
    1 W, M- G7 ~( H
  17.         return;$ q, M/ u) b4 D- V5 U, Y' |1 n
  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" \  t# l/ b4 [. A: D2 C, X/ |
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \  ]* {" M$ }5 A6 e& a5 \8 s
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \7 b6 Y+ \& Q0 v3 Q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ) Z5 p+ g. H. V2 H4 _
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' R) O8 Y6 R% |& L8 O, }
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # ^8 u0 ]/ T9 d7 J: g: _
  7.             break;8 W1 n, H9 b/ P6 K" b7 o0 z
  8.         printf("sending frame\n");
    * e; h% ~) G& x) l# }
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    + c4 i- W7 R* k0 f3 v
  10.             break;
    1 M$ K$ J$ D+ X" H% W$ z) E. I
  11.         printf("sending boundary\n");
    1 F5 i' E1 I2 G) y$ `" ~& v
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");8 p2 @# [" x# d5 r
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# D+ Q9 V" U! G+ [
  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 Q# Y, i" o$ k, ~* ~" r


0 h! n, b3 j( G: j7 c8 `! ?二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:8 e) b$ N; ~, b0 r% Q* k! G2 N3 K/ Q
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)8 Q# d9 R9 g" B; U( g; l
  2. {; J2 C/ \2 [8 B; E9 R$ f2 I
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    & C  m$ v  V) v% Y% O
  4.     if(*socket_found == (~0))
    6 |; R  O5 K# {3 G6 r- c
  5.     {0 H5 d5 V% M! A: y: y) t! o
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    8 H- y. r8 h/ u  f3 M1 K- B
  7.         return -1;+ o5 W) m+ m" U2 g7 v7 S
  8.     }
    - U; s. B: B+ w. f. r' J( F4 ~; D2 L
  9.     addr->sin_family = AF_INET;% R4 m, h6 H, t2 W* l# X
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 \0 Y) [$ j, W
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    . v& m- [2 d$ E* ~( B
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);* ^/ v# }( f9 b7 ]
  13.     return 0;4 E2 H4 F% r' s. C' b4 |, i( D( y! i
  14. }
复制代码
* W: k" r/ }/ F3 d
& ~8 p: P' s7 h2 R$ ~
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:
5 |- _5 a1 i( c. e6 o  p# [/ Y# E$ K
$ G' s* Q7 }* p2 }; L* N1 S* `( Y) L$ y! b" E
  1. while(fend > 0)
    3 H+ u! u& h2 w- c5 l- m7 ]3 L
  2. {
    5 V2 p3 m" ^, U/ O
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));7 u' [7 l) _! l6 L9 K( o- ?5 F, P
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);- Z( w; @2 X# T7 R& b' L: V
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ) j' H9 c% F3 }* _/ E  n/ u* Z5 H
  6. {5 z! ?! {/ y" H6 Z! T
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    : W/ m/ J0 b! D1 O8 W8 V
  8. picture.fin = 0;9 b, ]4 J5 |" J
  9. }
    % h, X3 ?- F/ t3 P6 R. Y$ r1 Q
  10. else
    ' L1 z8 ~. H: \! L9 {
  11. {- k# ?( p. {- E$ H" }  G
  12. picture.length = fend;
    , }+ Z* x. C  o# \, Q0 Q
  13. picture.fin = 1;
    : G7 J% N/ O3 b1 a0 t$ H( ~
  14. }
    / \* |: a( b% n( T# H
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);6 P$ u& {6 s3 ?; A8 L
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);  v: `0 l8 C" f1 J
  17. if(sendbytes == -1)
    . E' a+ U. B& e: d
  18. {
    9 |- U0 x5 \, A, F
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");+ ]! h7 u2 K+ z6 e3 n
  20. return -1;
    , S' w5 N  t, M2 s6 h5 I4 R5 V
  21. }# C- x* e" w7 f6 H( m+ V4 R
  22. else& v6 l' l. m0 F2 L8 x
  23. {9 E, ~# p8 ?" I& k
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% Y: w, W  |5 g
  25. }6 C5 _; I: ]/ U) O. P9 }. T# S
  26. }
复制代码

! D0 o8 g* a% Y, A% E2 L, F. ]! f8 K/ r0 @% r

2 n8 m% Q! D( `% ?8 c; o2 B

# D) o. J- n5 A& ~) q  jiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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