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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
/ R8 [- |, U; A3 F7 b% t7 s3 @
4 @! R2 M4 }% ^. F


( [) `  G. C! Z5 ^" z

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
1 h! V8 g8 ^* F# T! y, u, z7 l- B" n

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。


2 r& S1 R& J* |


: A7 E8 }3 b) [. r5 J6 _! 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。


    ) ^- J( Z& `" @1 t5 a: l

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。


# J! \( H  |/ @  d5 ^% O" R3 Y/ I) }& L一、HTTP网页服务器( P  N: {, A# n4 P8 A- e

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)% k: o( t* j$ u4 x
  2. {$ K2 ~6 Z. G; m. M: i9 c3 j
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    + H5 E6 E4 {+ F/ O! m6 a; y9 L
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    1 L9 @7 R  u$ V! Q" a" b0 j- T
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    # d9 U) ~1 w/ z4 z1 b% y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ) Y0 V- H4 r3 a, ]
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  o; V9 p* y/ C2 X1 O3 r
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    $ R1 G6 A; @6 l  K0 ~
  9.     int ret;0 i$ g/ Y1 i* M+ R. K8 J' d2 S
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)4 U& V, d; {! P- ]5 W5 N3 i
  11.         {
    4 R$ k5 A. o0 X. {  S
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);. e& j/ v. j( V& p3 J# s" N$ Y' n
  13.             return -1;
    ; K2 f5 s# |1 _% V
  14.         }
    ; y  h+ s, i! Y$ G' O
  15.     int on = 1;* m0 T" W* ~# H: O4 {
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)1 T9 N$ ]3 m$ {" q
  17.     {1 I. u& O, Q! s/ g4 f
  18.         printf("setsockopt error\n");/ I3 R$ ^. f$ o9 ?! ^- J7 P
  19.     }
    % g0 ]- W0 G- Y8 ?! T. L
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);3 ^$ J4 {0 y6 b0 P7 K4 J& V
  21.     if(ret == -1)
    ; ?2 s  Z7 t% G) r( y' v" F/ R
  22.     {9 w7 w  P/ v; R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");: {- M9 ^( F: a9 m
  24.             return -1;
    9 B& U) g8 g5 ~" z/ I
  25.     }
    , F3 B+ Y) x4 L4 r
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)5 D. e3 S  t; P# l3 ~
  27.     {$ C- ]# H4 J( A; R+ [, g% {; E
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ; J8 u% i3 h8 i0 z$ g
  29.             return -1;' v$ q; _/ j0 `: i# e7 q) F  `# `
  30.     }" C* W* \5 h/ F6 x: w
  31.     return 0;
    6 ^. I+ V* I+ Q4 V
  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);9 Z. V1 Q3 D1 d% }
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)6 e! T+ r9 V1 r) R
  3. {
    7 t: Q8 B  a% x
  4. 。。。' f$ |1 s/ W8 L0 O, ^8 b
  5. while(1)
    0 P. b1 L! N! Z& e/ Q' o6 [8 X' I
  6. {
    ( o% w6 @! P- J, M( {
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    2 L$ N" ^3 m0 m* v" C# n( E/ P
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    , w) ]1 u) V1 N
  9.     。。。
    ! e& O  k* Y" q3 \# ^; e
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);  c& \# @/ j$ |& \! y3 j1 e
  11. }
    - R2 b+ _" [( `; |# c
  12. 。。。1 s/ ~; k/ o, j
  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);8 }0 e$ @8 W" F& A* v+ a) Y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    1 `2 }# p/ c/ J& `3 }* P3 u# d$ B* g
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ; {( d8 \; o! N5 G
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;' T! i; f' t9 m7 X! c1 j. m
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 c" F- y5 e8 L3 t2 T, 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;
    : ~) Q& c8 |& z) Q" m' Q/ R$ E
  2. pthread_cond_t pct;
    ; V9 d4 i6 Y! I. x( f2 g
  3. int main(int argc, char* argv[])$ I' r5 P5 D  w; I
  4. {! ]) y+ d- f7 ~7 ~: M8 P
  5. ...; I- X( \! w6 N: U! M/ Z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);( o3 [% Z! ~" y# ?8 f
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);: }/ k: ~$ a' L6 W6 h- c
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);' M+ C, Z3 m9 E
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ( r# ?/ q* h8 r$ t. `1 B$ |
  10. ...
    0 m& q3 T  X( f. O0 `9 }
  11.     while(1)7 R: J9 c6 o; O( d( a* z
  12.     {+ Z  s2 C* w( m$ W. o  [# W& e5 T
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' P+ V) P6 }  ~% E$ b
  14. ...
    2 j7 Y* {- T6 S3 V8 P
  15.     }
    " L  [9 y7 ~. W
  16. ...
    + s7 H: _, l6 X# x
  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;">
    & P4 w9 v3 W4 V$ `  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" \3 q7 Y3 G& g! I1 G1 @3 F
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \# N2 G; ?. F  v! l
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    4 w7 k8 u! O9 A( A% f& t
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \2 V% X8 F1 y& {# {& N; B
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    3 v1 I4 Q& G2 R: u/ @& v# n& ?
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"/ W7 a, L8 A* }
  7.     printf("preparing header\n");+ A* _, g$ r! c
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    3 K5 ~5 D1 C, [" f& l$ e, V+ S
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ' w" y* m# A/ q2 B
  10.             STD_HEADER \( Q# m6 d) Z# G( J- \
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \; E, Q2 T. w6 Z! }3 Q
  12.             "\r\n" \
    $ P0 B8 a2 {# T, a) u6 Q
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");/ [) A" M$ f# a/ a6 T
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : \1 m! R4 X/ O- O
  15.     {
      ]. c! ^  N+ j/ Q& `9 J! S& w
  16.         free(frame);
    8 w! Q) v- Q# d( N! H
  17.         return;% H( p6 `2 C4 L. I
  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" \
    : [$ e* g+ \# i& B5 k+ ?( y6 A" n
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \4 l+ r3 {' N7 z" q5 T9 c
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    1 W" q, M3 j/ p+ _. t% p7 X0 _5 R
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);5 P: ?9 D8 M) V. }7 `5 r
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    % p, c& t" I2 U9 W8 V. k: ~
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& ~! D" r5 a' x! x, a
  7.             break;( x  t5 s/ H% [; V( @# G- _0 E
  8.         printf("sending frame\n");
      v2 t* V4 R. X. I
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    " U+ W) s$ t0 e# O8 a" q! G
  10.             break;
    8 w' h( ~0 R- W/ r1 {
  11.         printf("sending boundary\n");7 [! h0 {% [' h; z
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " U( y/ K, y( S( w% G
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); E' W" _' M, y7 r$ E7 w! e7 b
  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。

7 L& i& z; M7 ^5 C1 p% S

& y# M' E# D& y* m$ A
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:8 j7 N+ u, a) \) ]9 y8 T  S
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    4 w: S* o7 f: D  q6 V$ ^9 w
  2. {
    1 ~1 |  x' N6 V
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    9 I7 \- U3 _  c, j) R
  4.     if(*socket_found == (~0))% l4 m) ~: O# y1 f- V
  5.     {& C4 V1 c8 s. P3 k% ]! x
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ) @* ~9 X1 k, ~, B+ t9 M/ `
  7.         return -1;
    4 v0 l6 ~. A, ]8 |) U  @+ w1 P
  8.     }
    ! z$ n. H- R$ Z. B
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    7 {5 G& X5 c1 h9 i
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * n. \% t, W# \  g7 ^+ q8 p
  11.     addr->sin_port = htons(port);* L( {% |# B5 Y* o4 Q1 \  Z
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      c3 \1 l2 t, c- n
  13.     return 0;& e& y' F' }/ U4 {& U# N$ Y
  14. }
复制代码
" b/ S- e* L$ G, ?0 |( r

5 }, z, f/ Y0 V8 \* ^4 {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:8 `, I2 q8 r. ^, u7 L
4 J! G- X1 c4 _4 `% T7 m  R4 S

* z! v. X8 l1 ]8 T5 U
  1. while(fend > 0)
    / u4 E$ \& T% B
  2. {
    1 x6 q4 u. t8 H& j) B( |  v* |
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    - G. ?$ I; F: j) v7 V
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);+ z  a9 u  Y  u* `% @
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)  a- b( U, [( N0 T1 q0 d$ S2 @
  6. {, o  |0 C8 M2 V! Y- }1 i
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;8 ~- y% \6 l( V
  8. picture.fin = 0;& g0 I/ n. J' F* k; k
  9. }8 I& ?" r) z" F6 P
  10. else) K# l; ]( r3 V7 Z- K2 S4 J
  11. {
    ( O- j# Y7 S" S
  12. picture.length = fend;
    2 [- k+ n/ b: N6 D2 P; ?# q
  13. picture.fin = 1;
    5 {8 G3 o  j- L! {( A1 r2 i+ U. X1 z  P% e
  14. }9 P7 k, J( C6 ~2 f* g! N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);2 I& _/ o& h" _3 ?7 }1 A
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * b& T+ u( x; w" W: A; {9 b
  17. if(sendbytes == -1)
    . ^' o2 w& C: K8 s1 r+ ^
  18. {: v! G* z. P  T0 k" \2 T
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 ~: ?) T. T# G
  20. return -1;
    $ l+ c) S4 _- Z, d+ h
  21. }8 I! |$ H# ?: Q& K/ c1 k
  22. else% s7 O6 R; `# q" l# q' f
  23. {! ~0 b5 [2 a* R9 Y" }- s1 Z) @0 E  O
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;1 K! ^& A( m8 b5 v# P9 ^
  25. }$ t' K1 A- U  u! r! V" ^. m+ n
  26. }
复制代码
0 V" Z8 M! }. H
0 R+ D- }2 T+ y0 M

8 ?6 J! l/ O0 a. D' D; j( f
7 r0 F8 O1 Y: E3 q
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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