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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
8 Q! S: X; o. X/ `7 Q  H, v, ?$ c+ X; G' w5 Y7 H$ `! P

0 ]3 k" l5 [* P+ p( g1 k

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+ ~# Z0 U2 W$ T$ b

( g4 p- m. a/ R: V) P

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。

; M6 e, T# ?3 a* {* W6 [


  ~0 W; J5 `6 o* w( X$ {# i% n

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。


    6 r& g! E3 F3 x$ S) U6 S: g2 @

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。

* j6 \4 P! z( ^# N7 [9 W
一、HTTP网页服务器
8 y/ |- W! x3 F- E5 Q& m6 w

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): Y4 [+ @. f, `" g
  2. {
    + s) k9 X$ l6 o& m0 \5 f
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
      y2 S& q: a1 {+ w1 }
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    . w4 w, v2 E- U& p8 E2 o, n
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ m, P) I" \: Z# ]1 i; Y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;& K& k! i/ L2 o( o) t8 R+ Y. j
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; A# X& f3 D5 \' `3 d
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    : e- Z! Y% d% _8 U% S( e# P* f! s0 q4 b
  9.     int ret;
    1 ~1 L7 [: C7 @2 N1 A
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)$ d. u( e# _& L+ Q5 h
  11.         {
    . U5 [& \% `0 e6 H' m
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);/ c" K1 J! o3 l4 T4 U& R
  13.             return -1;
    ( ~  {- _. W. O
  14.         }
    0 _. l( x1 N' M) m
  15.     int on = 1;$ M$ h& c4 n" B
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)9 e& D5 l" a! @( R
  17.     {0 `5 \' f5 u- g( Y5 v8 U
  18.         printf("setsockopt error\n");. z+ Y6 l- r8 o' P$ g; J
  19.     }
    1 P" j- u( o9 Y$ Q8 D/ e
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);# r5 K8 `+ ~& _4 c7 L- F0 `9 |: m1 A
  21.     if(ret == -1)
    # h1 `! x( g& l8 F$ v
  22.     {" R- h! {" l9 J* [: i; D3 N! E
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , i& I7 b3 t" `* ~# c
  24.             return -1;
    - f  y5 c2 k" F$ ]% K1 C
  25.     }% x0 D. G- R0 z+ P
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 |) D0 L# h# N% [
  27.     {5 {& V  O: j# `
  28.             printf("Listen failed!\n");
    7 r; J. J, m7 Z( ~/ |# k
  29.             return -1;
    + N2 h7 ]6 ^. d( T. E
  30.     }
    + K- A+ k$ m9 ~# C7 q
  31.     return 0;$ |2 [! s* R0 z7 h" 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);
    3 H' f! J0 J' @
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)$ J: A8 g7 E  I) w" X
  3. {
    . l3 b: U" ^7 h. z9 {1 u9 w
  4. 。。。! E6 P5 d  V( d  |+ o2 I% @
  5. while(1)
    ( t- i! m5 H& n1 T, s: R
  6. {
    " c( z8 R3 L2 p) S5 D! D0 I2 e
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);! ?8 B; e5 A, O. d* u" T& M
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");+ @8 k* F" l7 ?& X
  9.     。。。
    - g1 k2 R/ L4 A" T
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);% e2 G+ r. j# w
  11. }) y1 w  v  J0 _: J
  12. 。。。
    - s0 z+ P9 f6 }% |  v( 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);3 A$ w" L( Y2 |6 N
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    6 p' ^; |' z& [" m
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    2 k2 t, S2 t* A: H- V$ p$ X/ W
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;6 E% ^& r* u) W3 {6 g4 r; _7 _
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);4 k7 I% }* C- u. ~
  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;
    / _' P! c* s3 {" k4 \
  2. pthread_cond_t pct;
    1 X3 t  h+ ]1 z. n! E
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ z- r) l9 `1 u: Y
  4. {
    6 Q! L7 G5 ]) f; P& J3 r5 I
  5. ...( ^, H8 l0 W1 a$ o! B' T2 w
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    7 C: w) m6 x% g: e
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    8 z; z: d" m+ M8 X, H2 O7 t
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);: O) k5 E: S; W4 }3 U* a* j
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);# F0 I! @5 p% j6 q( i8 I# q
  10. ...! ?0 U) J' r# t* b& N- j
  11.     while(1)& W& f% L4 _# q5 c
  12.     {/ `4 B, ~, a) X
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 B4 R: n: P5 p6 P) d
  14. ...* I) t" K5 d& H9 `
  15.     }
    ( V# P4 k0 q! i( k7 u; d2 Y1 y
  16. ..., E& h# Q, _$ _2 z/ m6 w- l$ d- 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;">
    ! k/ @) Z6 t9 D4 A
  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" \
    4 a; B4 Y  y$ G% m+ a# A6 v6 l+ N
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \- l. N- K) ~0 T# y8 {6 x+ u
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ; o/ \5 i$ b' a
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ; E4 D7 C" {4 c" t
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    . r' J) [2 C' E
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"6 {- P8 R. b0 ^) T. }' [  ?
  7.     printf("preparing header\n");4 V  ^, W' o# ]2 d; c" d4 t
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ; E& P' A3 {5 }! w; f: l
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \1 ]& v8 X2 j8 ^5 S! H. u: P& @. {
  10.             STD_HEADER \
    ) L' U% l. ~* M8 g
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \( {! Z. [: s# r, I2 ?; w
  12.             "\r\n" \8 b. m/ e% g' U- p
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 s8 \. |' X# R" I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) |1 n& U0 G6 U  K; f- k
  15.     {
    & A1 {8 l# }7 b; G$ g; W& t) `  P0 Y
  16.         free(frame);
    + [8 N0 O" I. N% C/ [7 P
  17.         return;' S; g* Q0 y5 [/ Q
  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" \1 m7 P! ?, Z) `/ o
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    " ^  i6 Y) Z# U* z
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    . f; u; D3 `. q  T8 I0 c& y+ u4 Y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ Y, H( b0 V4 v+ Y  w! B
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    0 `. g0 ~$ ?0 ~& _) Y) k1 D# C- d
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) U3 {5 U: R* V8 O$ |
  7.             break;
    # K2 x" Q  T3 k. S
  8.         printf("sending frame\n");
    ( |1 D3 e* a" p
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)* e9 l8 Q7 l$ |9 t* @# @
  10.             break;" ~3 v  b6 U8 M$ L9 i$ c
  11.         printf("sending boundary\n");
    ( T' j& i4 s& ?& j% u
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 v" n2 K* D0 I# }6 M
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - e" z/ f5 G6 ?8 e' z+ y" X/ a
  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。


( v# [* u) S2 Y1 w( ^& Z6 ]

) D* Q$ P# S7 l$ ^8 A
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
: |; k) l+ X- C6 @
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)- ]# k8 f  M" J) s& ^9 [8 W
  2. {- Q8 C* K& @/ s. _: F9 s
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ) s. X1 u% S4 c8 g
  4.     if(*socket_found == (~0))+ }5 k6 R/ z; J, H7 T
  5.     {( y. a) k0 g# }. b, ~$ u/ @+ |
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    - X/ W  m# h/ N
  7.         return -1;+ {+ ]" B+ u  v) Q" S8 R
  8.     }4 b; d; z4 A6 D
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    1 P( J$ o+ ]; e* e: [; Y
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* W, E- N& q# v% ?0 G9 O1 \$ s
  11.     addr->sin_port = htons(port);! F& u6 v8 T! q3 i  [# W
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " {# Y9 l. ^/ H0 }. N: F
  13.     return 0;9 c1 X! j& M: j4 B0 M
  14. }
复制代码
3 ]5 ]3 n& C" d$ v9 R

( G; p* {1 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:6 k% i2 I( c' V# y! k! L1 o
- A3 r1 @7 `8 I- B/ S
( N2 J$ B' U+ o  V! ~
  1. while(fend > 0)
    / c2 A* \0 |. B
  2. {
    # M" O( D, [( V
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    9 K0 c$ l& h) Y! v& U( I
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    - N. @7 X0 q3 z8 I, b
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)* o* B& h5 g& \7 T' E  w
  6. {1 `3 ^# A0 n( l; i/ z4 E4 ^
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;' E, `, G. S2 }8 b/ r& m2 Z
  8. picture.fin = 0;
    8 ?, M# c% G% B$ ]; c1 L; A
  9. }5 o" R( M+ s; A' z8 X/ k; T
  10. else
    * b6 b. ?9 E! k: U
  11. {# C9 Y1 Q7 b, l- {/ E% e
  12. picture.length = fend;
    % Z1 Z9 m3 M% M6 q
  13. picture.fin = 1;+ b/ w' L8 r4 n0 H' h( R; Y
  14. }6 \( v- x! H! {! J
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- K8 ^1 Z, x2 J1 m
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);) q+ K, d7 k; m6 {2 s( u2 c
  17. if(sendbytes == -1). o; X- g3 e1 `: Z" Q% a" p! Z% h
  18. {
    1 c1 C$ \4 T4 K. \! i6 C
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");' J2 ~3 v( X" ~! @# u
  20. return -1;
    ) C0 j: q$ w7 a1 \8 y/ B
  21. }
    / H4 o1 q* M9 S  f5 |* f
  22. else
    , G9 v+ H- U3 \4 \- C
  23. {: _7 f% z; K. M5 v4 Q
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;$ I& T% P: L# v- E: Q8 V8 B9 }
  25. }% B: z. G6 {3 D" e4 a
  26. }
复制代码

) F. s( N# B6 P/ x' o
( |! L* ~$ m: [

8 q8 C9 B/ P1 O: }; _8 l( ~

6 I; y4 `& Y+ m0 e, k" jiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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