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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 ; ~4 I5 A# q0 b* A, A1 J

- \  ?* V8 i. N' C# r


5 {7 N. M8 m) d; G

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
, ]% I/ _: H  |4 D# [/ S+ @4 j) J
- B& ^$ \4 |# [; A- P# q

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。


4 g7 m! D$ n# F& J

' x, f" }7 u1 k9 _$ [! f

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。


    4 S7 x1 W) B5 ?! J& q

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。


# A) ~9 M2 m% S" ^一、HTTP网页服务器
( G% [/ x# J) F  ]

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)
    9 D7 r( `' ?# r& S
  2. {/ T& G0 d( I( X9 X5 `9 w
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ! Z) x9 V, U) W) i" d4 h& t* O
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    , H& P( Z* `9 `0 s7 v* {: Y5 z3 X$ E
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));9 x7 ~& J5 L% A% ]( ?
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    0 K7 s- W" S$ @8 U7 h9 F( h! Y  `
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 @7 |( u6 A9 T6 ?' N9 V$ N5 g1 d
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);0 M# t1 ^  g) a+ s# l$ |
  9.     int ret;' `  `7 z6 D* O* k* y0 i0 ~) g
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  }8 Z5 o! ^! {! m( u3 i1 f( [
  11.         {
    $ M, B  V. K6 @
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! ?5 \: @' `. [6 Z- h/ ~' Z8 I
  13.             return -1;$ T5 [  B) @. @1 K% s; e
  14.         }
    3 G9 r; K2 Q, o! m
  15.     int on = 1;) g3 j$ a4 e* t, N2 X. {# s
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , f7 N& d3 D: d
  17.     {8 D- I6 }+ A) n% r6 p
  18.         printf("setsockopt error\n");- L7 y; l. M- d$ |; {- l8 @2 c
  19.     }
    , Q0 r& @( i% D! q3 g7 z# P
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);: t+ X* {3 e) J
  21.     if(ret == -1)8 Y" V8 C; f8 U4 I; {/ q
  22.     {
    6 P; l) Z9 V, T7 o) |8 q+ \  R. h& V0 d
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 p4 a2 G$ L8 x6 R0 R# N
  24.             return -1;
    # l8 C/ v' [; Q5 j, ~& Q
  25.     }( G+ Z; |- N1 B& o$ m) w# T2 x
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / p. y# ^1 i- e* c$ a. w
  27.     {
      E/ Y+ m( Q8 m/ y$ Z/ T
  28.             printf("Listen failed!\n");% Y3 }( y) U' o$ F( s2 I% d
  29.             return -1;
    ' s' L6 w5 e7 z3 z. [' j. @# S
  30.     }2 d& P7 {5 N; b  g; N. }" [- [
  31.     return 0;
    1 m4 P9 m* 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);
    : z8 C# X( h& x" G6 d" S
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)  @1 y  c, D: G. b& v
  3. {
    ' c/ n( H: B6 a% R
  4. 。。。9 V6 F2 A- L% i( ~7 [
  5. while(1)  `( t( I) v" L0 b$ c
  6. {
    2 u; u+ V2 h3 M" s' @/ z+ J& A# Q
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);3 a  _. ?  `# i% i8 R0 ^
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");% l  B8 L2 }* K  o
  9.     。。。, B. X1 l* p# ]1 f7 d6 k
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);# ]! [% y0 q' G0 Z1 o
  11. }
    5 ?$ S4 y% \% |
  12. 。。。
    $ b; F8 r0 v! ?6 T/ j  }$ X/ O
  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);: C  _2 b" {) Z" E% M! i) P
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;* F3 s! j; R: d* l
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    + n. t9 w+ q0 I! s4 J  [/ d* `
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; |" I0 Y9 Y& V8 b# Q* t
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);9 Y" p" N; [3 j' O+ `) u$ @7 ?
  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;8 T, a8 Y0 S$ I0 \# A
  2. pthread_cond_t pct;
    6 C4 U6 w3 r. ]6 L% ~
  3. int main(int argc, char* argv[])
    & ^2 m+ D4 P* ~- S- s6 g! x
  4. {* v! x' S: h) J7 }+ M5 Z
  5. ...: i$ m! y( v$ Y, s* r- K
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);/ c) U( a8 s6 W
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% a2 H" o! X3 q% j  y& V1 s0 ^# O
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    / o+ r: [% q6 ^/ n! |
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);( h7 B# T" C- H4 a0 ?) {
  10. ...
    - G, U" V/ |3 J. p' M
  11.     while(1)1 D" q; z. A* h8 E* s6 Y
  12.     {
    " p8 a5 f1 p4 N
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 I# n: f& ~  r# B9 k0 d
  14. ...9 m; _3 R, V& e& L2 R
  15.     }
    + l5 m1 V8 A5 v9 x; z
  16. ...
    # f+ i6 L7 ~+ g& U5 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;">
    9 e1 w' @: m3 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" \- b: W7 o" @- U. J3 o+ Z5 R4 B4 s
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
      q5 u) h; v( Q8 t* j0 U
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    " B  l( C6 ^9 Q- z" e
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \1 x' g, h" V2 h+ y  O! C
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"; z. T0 m. s/ {- W$ j4 f
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"5 W1 M$ F# m/ ]' c( c
  7.     printf("preparing header\n");
      U9 Z1 T4 p) T7 N
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \  m+ M$ s$ W0 p$ M) }
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    6 q! P: }& T" Q" n2 e( W  u* T
  10.             STD_HEADER \
    . W! ^! l' C4 c' T3 s# i# P) }, }
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: i! K% p2 |6 z
  12.             "\r\n" \) Z5 o7 |* _2 V9 ~
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");$ U5 H0 N; I, C$ Y2 D
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % y5 T& F+ {5 S% u+ J9 Z
  15.     {
    - T! A: p& k: q3 x! ?2 }+ O
  16.         free(frame);
    ' |/ Z( S$ J6 V% G# C# q
  17.         return;
    % F- p; O6 E. r/ W( _$ g$ x  w
  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" \, I, M  S  [! Y4 y2 S  \* w1 d5 w
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \7 b5 ]0 r# R0 R2 S% a2 {, V
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \+ g& }0 `9 d4 P5 }: l5 ]5 G
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + V1 x/ C" ]7 f* \
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    $ ~! b: L4 O7 z/ M) n% l! s
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 I7 t" t7 D8 Q1 }
  7.             break;( |8 y% ]. C$ n7 ~0 u
  8.         printf("sending frame\n");2 I) |/ w7 a% T
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)" i' a' c; r1 l- G& D! P
  10.             break;
    2 n5 f# E* ?; e
  11.         printf("sending boundary\n");8 M, l& X$ L0 ?7 }5 S
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");( o  a# W7 v8 C# I9 z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 q$ @/ ?. @. `1 C# q9 ]
  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。


' W8 l! V+ Q$ @$ A  q3 A; ]0 d: e* e  H


5 y$ ?5 [5 W% a( y/ C+ {# A二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:1 ?; H- Q6 Z( W
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)% z4 y1 V. i$ P. u0 V  d* a! H4 x) Y
  2. {+ i3 a9 r4 a$ i5 r; h/ }$ S1 Z
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 k& q: w' N7 G" C6 c& c
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ! |# @6 y  S$ I; c$ i: _3 J
  5.     {$ [# m2 q9 c$ ~/ E2 ]1 j
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ) Q2 D5 k/ ?% g) {' ^( P
  7.         return -1;* T5 e1 v& w. L( H# X' m* l
  8.     }
      X4 Q' u6 }, f2 [! A3 U4 J
  9.     addr->sin_family = AF_INET;* k3 N$ \; @/ O4 i2 o8 C6 N
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 t+ r  E& Q/ m' r$ q
  11.     addr->sin_port = htons(port);; T1 e0 Q+ f7 U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 k, `7 @+ }& p! q/ h- T
  13.     return 0;
    # M0 s1 v  B( G2 s- B
  14. }
复制代码
1 N8 [' o9 I) _8 x# N
$ @! M. g  o5 K  f6 S* N
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:
2 `) M0 A, L4 b
/ S" S) D" {; t* E. t" ]
! \( b" t# ?3 Q  V( p
  1. while(fend > 0)1 c  u% ]2 C% P% e+ {* {. P
  2. {- C; a, C; s6 N- ]1 m& v
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    / _" @3 {* N# }4 s. V8 u0 W
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);, j( y( U, b: [  T; f7 N
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 ^9 _) _0 X6 v2 I
  6. {
    $ A+ w2 Z" t2 C9 o8 F& K! h" W
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: C5 P- M0 p( R# E& Y6 `
  8. picture.fin = 0;2 _" F4 z9 v$ M" ?0 B
  9. }
    ( ^  d6 P+ h3 H" r
  10. else. S) x7 A+ t" j( K% e+ g3 Z: k9 U4 x/ {
  11. {& b* I" n4 O+ j  s4 g2 H/ f
  12. picture.length = fend;
    . [4 }  J4 k. k8 B& D
  13. picture.fin = 1;
    8 z2 M: ~: d: s( b) b9 [
  14. }. L! a1 Q" ~; v4 I  g+ O; E9 H
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 G8 o2 z& K- u: a
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);  J4 q  X- f* D1 X4 A' t- e
  17. if(sendbytes == -1)
    $ }% w% k) S- T
  18. {
    % x/ ^" Y  Y+ ^2 V
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 H8 U7 V0 g8 y; U' X1 i
  20. return -1;
    . L% k) N/ Y! ^% p& p% g5 H
  21. }" J* E5 P" G( E- y3 H! H
  22. else( ?' G  N5 x0 R4 n5 Z3 o
  23. {
    # k% u6 k9 T" i/ h
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;5 N* P% x8 g! S4 H; w( k2 D* n
  25. }* s  y% W1 l9 C
  26. }
复制代码
# a8 S' W: U2 |
- Q$ q2 o+ a% e0 k4 s


) a7 Z7 s! q8 V! ?% s5 N2 y8 h0 }* \; C: Q7 p3 L
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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