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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
: H" w8 q2 L3 V" B/ Q/ H1 a' q) h3 y/ s/ ^  w3 E# m. k


3 n. E- f; o, d6 r" [0 Q# y

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
" V1 m$ N# [0 A% `) N: i* r
; O: I6 m' U/ G0 c6 N* l( E

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 S( g3 a  h9 x* V2 b8 |8 B" q


" b! j3 a4 c0 P5 A! W4 ?

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。


    & K& W! f& L; R0 Q! j8 ^

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。

$ w! i! \7 D2 c" \1 {, Y
一、HTTP网页服务器
- `1 [, z& x, X2 `3 L( }! [

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)
    ; X' t- L6 i& s5 H3 V8 s* Q* P4 `
  2. {
    ' X/ B- Q, ?! k$ ^2 G( S
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    4 p0 z1 r( D# I' T( V) ]
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);; \7 x. {0 c5 j  p" v# G9 C) \
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    6 u  ^. B7 Q3 |- C- n/ x1 Z
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;+ r, q2 L5 ~4 }6 D
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ x) ~9 D* ~/ @$ W6 h
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    7 L& b; q! |* Z& C! ~) s1 X3 t; l' I
  9.     int ret;8 ^& _9 s) C# a9 c
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) F/ A0 b/ `7 R7 b+ j0 ~! N. d0 [
  11.         {
    : {, ?% S- f. i: ?" F0 T  B
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);# K. u8 b- `  e9 \
  13.             return -1;! G: Y0 E9 y7 z/ m( c, u  i0 ?
  14.         }
    # v+ H, Z$ u1 Z, e; I1 Y8 a
  15.     int on = 1;. |( Q4 F5 v3 y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0), [; f3 {9 s& z+ k
  17.     {
    : U& J7 H. l5 `/ k
  18.         printf("setsockopt error\n");
    & _8 g4 ^$ L% W5 A3 t$ S
  19.     }% @9 h8 t& C3 z1 ?9 C
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' [  k4 X$ s) Q3 K
  21.     if(ret == -1)! ]' B1 J0 |+ i; L
  22.     {
    - c1 a' M+ s" e$ q7 O8 ]
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 ?: [% U7 e4 I" J
  24.             return -1;
      z6 g( C: C5 H! [
  25.     }: H0 ]4 s* r& Z: Z# W
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)' ~) r( \5 N5 D$ U7 ~
  27.     {7 E% ~# S# D& ?5 ^4 k, y' {
  28.             printf("Listen failed!\n");7 }$ m' _1 s9 m. d4 y
  29.             return -1;
    & `$ |7 g3 v2 ~6 t7 C3 U4 g
  30.     }+ h! O! Z6 Z5 {  ]' |
  31.     return 0;
    2 L/ }4 W4 A8 E  T6 Q8 I
  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);% \' o* T$ E9 p1 Q0 q. G
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! A( Z7 B* U0 X
  3. {
    7 I- `) i* s* \$ |1 t
  4. 。。。/ p+ ~7 N+ l6 O. g
  5. while(1). [- H4 Y" T; t# f- J9 Z1 q4 Q7 P
  6. {6 V, R: V- v( Y- j. a2 k9 l0 v6 j
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);, _* H9 A! _5 w0 b% w7 Y; z4 g
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 J) S2 Y* ~. \; u  c) }3 j" r% a
  9.     。。。' n8 O- ?6 `' s7 _# I/ @
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);1 T4 a4 {) h, J" l3 D
  11. }. b- ^; ]' e) ~2 _6 n. C
  12. 。。。
    2 \$ m- d  k0 u2 D2 d4 [. B
  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);
    / h: ^6 l4 \8 u: e$ ]) p
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;% D' N, W2 T4 Z8 P, i6 u
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ( y8 g7 n- Z0 w2 b
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    " _8 w) @6 F' n8 r$ M( @2 K
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);  j' V3 j3 }+ O9 J  `! x9 l) |
  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& Y0 J+ I: |
  2. pthread_cond_t pct;6 N5 N8 y1 b4 ]" L
  3. int main(int argc, char* argv[])
    8 T0 M* o8 W9 F# W  H2 h' K! T7 i2 |
  4. {4 z7 ?" p" {3 |% K$ V4 ?# ?4 v
  5. ...' |. C: W2 q% t* G1 }( F
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . Z  S/ k3 R* a
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ) n9 b8 F# Z$ l, B0 D
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    7 n& @+ {1 ?( c( l
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);/ }/ Q7 b* r: N- ^/ X) B6 [
  10. ...
    ) q6 [% D9 t) C+ u
  11.     while(1)/ [; y1 G) k' _! A& \. @2 Q6 ^
  12.     {
    7 o! X1 F1 O  \6 c
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);0 C' d  F% y5 Z% N
  14. ...
    2 A5 [& n" T- G  L8 v6 r
  15.     }
    2 f/ j/ }( f9 l* r
  16. ...& k  n! J; J$ u* G' r. D
  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;">$ w* u% R5 ]' \1 l: s
  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" \7 k( i7 d2 }! A
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \7 N+ _8 j& b$ _6 o. W  u" v
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \1 b$ q. t, @! R$ Z7 S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- i+ ^$ t, V4 H* v, \! r* ~
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"" U) F2 E' I2 W# F
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    " y$ r: u% a2 j
  7.     printf("preparing header\n");& r, Z6 d1 ]4 A- \( w+ c- R  m; r
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    % A6 K' R" R3 R6 V! D3 W5 P$ M* H
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \( B& N, s% }- x9 d* {$ x5 E
  10.             STD_HEADER \
    7 o, X" A7 B4 `4 r* O1 r
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + V9 k1 o  J- Z/ X( B/ l& W5 c
  12.             "\r\n" \
    ( S  u  s0 I; h/ h
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");! g6 `: _8 q7 k1 Z, e: ]  I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # w/ O! c# J- G6 N2 ]
  15.     {: D  {5 ?+ ]3 @
  16.         free(frame);1 r9 {7 K5 r1 g% f3 x' G
  17.         return;7 J4 E# k% H+ P8 ]0 L- }* N/ 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" \' y4 j  @9 Y! N7 x* z: v  Q8 D
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \( E9 s+ o- c: H5 V; B
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \8 f6 X. R: B7 T5 X
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ( p% N2 N6 l( i$ s3 Z
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 G9 w. U! \5 W2 v6 j, R
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* [. F- O3 o  l7 \5 P; J
  7.             break;; r$ o- w6 p- r/ M
  8.         printf("sending frame\n");
    6 o" U8 n) a! D6 v; g& x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    $ g3 n- K8 |) y6 Q9 ]! g6 Z
  10.             break;" ?6 r: x; P! q: j0 C& L9 N2 V! m- k
  11.         printf("sending boundary\n");: ^1 m8 G: u: l8 Y7 j5 X1 v
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : M6 f/ Y7 D% P
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 G  O8 }1 Z$ q% c3 ]: }1 i
  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。

( z! g7 }& c* k' v, O& K

, y$ b0 L/ T, y' Z; W
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:1 ?' ?( C& D, i3 S( P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)7 b! e+ k6 Z6 v/ U$ }, O
  2. {
    + O4 k) Y  D) D2 D! C2 W! j$ `
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);7 f! |: X/ S$ O. N9 D
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ( D% r0 K; G2 h1 B" i6 }
  5.     {3 N3 i# ^3 o. w; D
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    " ~, @4 \5 K. v" M# z: F' |, P
  7.         return -1;/ K& j3 O4 `3 n  J2 }* l4 j
  8.     }
    % }$ j- C1 h8 t, k! X0 T2 K: K
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    % K, \6 F/ v  G$ ], ~6 z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# I( {7 Y" k) ?0 S9 _- o, \
  11.     addr->sin_port = htons(port);: g3 g/ w' D& i3 M4 }& S6 I
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);  d8 x& D1 l4 T5 o: ?; Z
  13.     return 0;+ `: J" D1 F5 _
  14. }
复制代码

. b$ G' _4 w4 U  d" y2 \9 O, i3 V9 i5 H
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:" I8 B" G% b$ W6 `

+ n' M9 E& R* E7 Q* e7 e) U# {, M/ O& x+ R1 }( a2 e
  1. while(fend > 0). H7 S* I. `; E$ h  L1 f, c
  2. {* y$ B  S; h) D3 v' E. D
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    + Y; A2 H! Q2 R& Y5 A1 g7 [! L/ O2 ?
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ( h( B- }. A( `+ H# o
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)3 M- n; \7 K, i7 j
  6. {1 `: M, b3 F) o  o8 f3 `) ]
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    , t# I. m* t( q1 `" X* A. e) `
  8. picture.fin = 0;
    7 Y  ~2 N+ F, r5 I* a6 x- m6 _7 C
  9. }
    ! V( S# g( e2 A9 g: Y) T" y' t
  10. else
    5 j  c% z, v) T4 j
  11. {6 h2 Z  m2 M, @
  12. picture.length = fend;
    2 c+ Y: z# i( I
  13. picture.fin = 1;
    ) @! {% V$ x: _/ A8 o/ Z
  14. }
    # ^! x  T* z! }" D; T
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);4 [* H' s  ]4 q* J# F' g
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);+ B9 ?. n: U- o# w, ]/ ^
  17. if(sendbytes == -1)
    2 u1 x  o' _8 a5 w. M0 P, W5 W4 k
  18. {
    ( {( o$ J; e. ?: ~( Z2 [! b
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 l0 o  h  T( c* ^9 r
  20. return -1;+ |$ p1 m9 K5 E, m  Q, l5 r
  21. }
    : R) T1 V- i/ n
  22. else
    & t' x! K" ?% o2 f0 a- h, G- n
  23. {
    / @" v, E3 _/ w
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 H4 f/ `8 j- H! S$ ~* t. k
  25. }% B, Z# M$ c2 A% T
  26. }
复制代码

6 v1 p# |3 k( u
$ l; n1 I/ Z. ]  x7 E' Q6 d

8 z( I" {9 x! O; g% k6 U
6 T5 v" l3 n2 X, ^7 ^$ E$ t- P; e
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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