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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
( u/ P$ Z! g8 U7 N. t
# o7 u" ~( I# L$ m& C; l


6 W" D9 v" g2 ?0 `

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
$ M4 C0 B' E0 }/ {, G$ b* |7 O; p# [- v0 Q4 Q6 _/ |; \+ `$ C

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。


  v* P) e& }' E! b5 d9 p  E

. ~, `0 \  ~8 M3 v" ^, C  s5 V

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。

    ! l, @/ L+ K' d; Z( s

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。


' Z5 Q6 }2 G" A# Z一、HTTP网页服务器* R+ o3 y" I1 y$ d% ?9 B

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)
    8 \6 v0 O6 G: J$ y; [
  2. {
    6 J. h0 q0 J7 l" A  @
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    5 z- B- w0 H) F/ f0 B
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);! B( J4 q5 }* N& a
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    : q7 l" N5 ]( {) m, V- B
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;2 i7 F6 A; Q3 j& O: R+ ?
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);1 G) g- b, [7 {7 {
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);- H, B1 C& z. l3 R7 F3 K/ ^9 |
  9.     int ret;! L6 M9 p% ]( F( \" I7 c/ a" Q# R
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1). E" }  N  Z/ e* E( l2 R! Z
  11.         {- z2 M$ N1 g9 ]2 x8 }
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 M4 m( [: O2 k* K; X
  13.             return -1;
    6 G0 V; ~, w! i( h( k8 c4 c
  14.         }
    / g, M: t, P! l
  15.     int on = 1;
    ; b2 r% Q) l4 O& z1 I
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 H. R9 b9 v( _; t( H2 ]2 o
  17.     {
    ! d' y- c; \$ {( _0 N
  18.         printf("setsockopt error\n");: p: ?- _; U/ Z( l, c( W
  19.     }( Q( U9 j: L& z5 k+ X2 D$ z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 F' \: T, \7 L2 T
  21.     if(ret == -1)) N. W. q' _9 B! r2 `+ G
  22.     {" l- w& F0 ?% ^- E
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' G6 O4 D4 Q/ S1 O  k6 M
  24.             return -1;
    7 V% M. S& `6 H8 Y5 G
  25.     }2 _; ~. d0 x- |
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & _3 W# t$ ~5 u$ H; a" }
  27.     {
    ( Q3 d( G3 ^* U
  28.             printf("Listen failed!\n");
      f# R3 k. c( m: u& M
  29.             return -1;; e% ?8 a0 U* M
  30.     }  m, ?  R6 r# s* y
  31.     return 0;9 v: k" S. G' I% C9 H
  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);
    ! U8 z/ Z- u( m8 k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)$ j2 Z2 m( v& i& R# \
  3. {4 j, \9 L& g/ ^2 l% X8 J4 d/ S4 k
  4. 。。。
    + g5 H$ B. s: V) E2 ]2 Q+ k* D
  5. while(1)% s$ l! w3 f; M$ `
  6. {
    , c/ V5 j8 x' K) t
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);9 q) R9 W# H$ T0 b1 s6 K4 G* K
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");0 n3 G% O' e  f1 ]! e
  9.     。。。, B( S$ C6 z/ W& x) j- A+ n
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # m' a5 X/ S5 P6 D( V
  11. }
    5 G( S0 {1 F7 |& ^) [4 \
  12. 。。。3 p1 r8 f/ W( f( {. D
  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);9 T- x0 f, A" B
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;4 |  }) o( U) V  X# \* O$ W' g
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    % T6 ^/ o2 k! d7 W; a+ ]
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    5 E. B$ ?4 Y7 y- e
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    . }! d: n' l+ g( C
  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;% d: M' Z/ z1 O4 @: }
  2. pthread_cond_t pct;
    & g) J0 C$ U/ C
  3. int main(int argc, char* argv[])
    3 |/ }( O9 Z5 T  z* @
  4. {9 c1 \* I2 T3 |
  5. ...
    2 a( ~7 R3 q; p, C$ y8 _
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    5 V2 y% L6 |4 g  {. j* d6 p
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);8 f- ~' L; M' a/ v( d9 o% x5 [1 `
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);, ]1 L2 p/ Q+ _
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    " Q9 Q& R) @- s* b4 ?
  10. ...% i+ w& c1 D8 X. ~3 b5 R6 k
  11.     while(1)( M/ `  h$ r% i  D2 `6 P# |$ I
  12.     {
    : Y( f9 h6 b. \4 C& Y( i* B  z
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 Y# G, e4 N: ]' @8 Y+ _8 V+ z! B
  14. ...
    1 Y( L/ ~$ o' N% x" A& y1 {4 F
  15.     }0 G8 H* e  w' P- l" n; ^5 f8 Q
  16. ..." V9 X9 d! ~$ B+ H3 l; R+ V
  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;">
    % }0 s, T5 |: q$ ~3 c0 `
  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" \2 o- ]- H' i$ W  I0 x; h
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* W+ b! m# h7 u1 h' u* y" h
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \1 J2 ?5 w/ {+ j# v, Q. E
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    % H, T: _& x( u, f6 W, c
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    1 g6 H8 o; a3 K: G- L
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"3 M& N' W& {) V. a
  7.     printf("preparing header\n");
    * C. v" ]3 i4 @, Y6 P+ X" }
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ' f; s, a% ^1 e6 j% W) p/ E
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \! O, v. l  [% |6 m+ o" n* |8 t
  10.             STD_HEADER \) r! d7 t( ~' e  i- g
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \( Q& u6 q7 P* ], w7 c
  12.             "\r\n" \5 e# I, s: f& i1 _0 M$ B) r
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");/ }$ b: r! o# N* T( e3 K
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 V0 Q5 {- q4 D4 |
  15.     {- ^5 ?2 s8 Z3 h; f2 h* D9 G* w
  16.         free(frame);$ u/ W  }' f1 E# E; K9 Y! o
  17.         return;
    4 J' g- C8 V- m1 D
  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" \
    : L: t; c4 Q" N" p1 w+ |. P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ q! G# X( r, i" P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \8 E# J" M  q8 W& I8 ?* a
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    2 F- a% C! I1 R0 z0 p% s6 _6 V
  5.         printf("sending intemdiate header\n");  w" P) m5 v4 |6 Q% W, [
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" S; x# _* w$ F+ X8 V
  7.             break;
    ) @1 F6 ]- Y5 I- W) q; Z
  8.         printf("sending frame\n");1 d7 p; E! w  S
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    + r# Q& y4 V7 k
  10.             break;
    7 y: v5 t) C% K
  11.         printf("sending boundary\n");
    - t0 o: N3 w+ z- F4 k( @
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 S4 x- r  r9 F
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! M0 ^% \' d& c( 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。

, k7 v( B, J! k$ s

( r: p# j, b# X  }1 `3 x- H; {
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:  O$ w7 C  W0 u# z% ~/ O# B
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    8 t$ w- Q. {' {- k" [) T1 z6 ?
  2. {
    . J; a. g  ^* ]* ?, _/ U1 E
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);$ P* Q0 U! f# W- ]" ^* g5 z5 f
  4.     if(*socket_found == (~0)). T$ ~* D( l$ g6 M' P( v, T4 r
  5.     {$ [. B1 Z- S' b& J( e- ~$ c, Y
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");7 L4 n& Q3 k5 _$ E, N
  7.         return -1;
    3 [, S: x1 `" g
  8.     }' \& F* x% I9 q, r
  9.     addr->sin_family = AF_INET;* P. i, o; E4 L- X, y4 @4 U2 h
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);! x$ D/ A% q" ^# {/ Y
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' t. c& Q* E% ^6 u+ p3 g1 v! |8 a- k' U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);% y1 K  K  g/ c/ Z4 |; N
  13.     return 0;) l5 x! N6 Z, H1 F
  14. }
复制代码

5 H  s' u5 w- u" Z$ N) s# R0 G6 K1 ?7 l
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:0 `* h  g$ w1 v+ C
( w+ \& q8 @" b; A. z' A% ?& F

$ V6 J& E0 b- @/ k7 t4 B
  1. while(fend > 0)
    2 |( V2 [' Z  f$ q+ D/ `
  2. {9 B* @3 `, Q6 R  l7 [
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));3 S$ N8 h- @9 E* P) l2 D
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);; p: E+ x, L) p" g+ O
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    " d3 [" u# M/ v
  6. {: y3 d% _, ^' L+ l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    9 n6 v) V% S# C* t# J9 K
  8. picture.fin = 0;
    # e+ h/ @4 S3 b* s& ?* k" e
  9. }
    . T! i% I/ m" m5 E6 _
  10. else
    & }1 g  g/ b! h1 @5 ~8 `
  11. {
    & g. i$ `' U# [( r! N. P, A
  12. picture.length = fend;+ V5 c8 L1 E; f7 Q# A) d% A$ {
  13. picture.fin = 1;
    : K4 m0 S3 `, _1 S; c# Q  z
  14. }' n3 ~* D" K' @, w" T
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);. t. o" y, G+ [& q8 s8 b' j/ H1 r1 X
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) K# W3 Q, v; s
  17. if(sendbytes == -1)
    5 O, t- R& n0 `" V/ {+ v  ~+ I) i
  18. {& ~! L' s. H$ `$ _& y# u
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + Y8 W6 Q( D8 Z3 L: ^
  20. return -1;
    6 J  r9 B* T! L6 T
  21. }& q6 w: K/ t- I8 v+ M
  22. else; K' ], X: J+ I9 J2 j& q
  23. {+ v( I4 L5 s# A( X4 @1 S
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;2 g& n3 f" T6 p4 G
  25. }
    * a/ B% i  R: ~& x
  26. }
复制代码
5 ^4 J$ a/ V/ R. p" o- t  [
; y+ K; \+ t9 |7 w+ A

& ~. ~$ _, M% J% I
9 [# k. Y- n2 F1 O9 O9 g
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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