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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 @* T. _8 K1 [% i* U) g. w

7 z  s3 t: F. f# C) L+ u

! e! o. T  X% H5 O  q

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
2 @2 w. f3 g% u' t. w$ }, M
* K- D: b( S$ J, c( R0 i4 H, 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。


/ U# o& |1 r" n


( V+ \. W' v; S& o" @4 U( [

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" k9 q# G2 S7 c; g" P

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。

# V$ L( [. h. e
一、HTTP网页服务器- C8 C( k' 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)( f# Q5 v. N" t5 \
  2. {
    # r) K6 x5 t8 t
  3.     struct sockaddr_in servaddr;" L* Y! Q: b/ s, R6 r: l" ^
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);- q. z5 J( a1 m+ o+ r: E& Q) M
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    8 ~' O' ?$ V' ?. r
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    6 L% ]! F4 U  Q& a* }9 D' o
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 H6 i, G% }) v* x
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    7 ^! a; M& Z" p0 t; q' j6 [" L4 j
  9.     int ret;
    - o0 [. m; [( i- [9 V
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 L5 ?# u( m& g
  11.         {2 V) q/ `8 ~+ h9 s( K
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    # ?4 V0 S& X2 b
  13.             return -1;0 g- b( u+ x& x5 U: t
  14.         }* k5 k* F* w8 b
  15.     int on = 1;
    . Y$ [- W  v5 N* M  [8 j7 I- r; m
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , F: [" ?% l& A2 ~9 E
  17.     {+ A5 L6 r  i# e4 G+ m/ ^+ z3 g
  18.         printf("setsockopt error\n");
    : {& y$ R4 b5 a; l6 M1 \
  19.     }
    ( l2 c3 Z% c4 H7 ]
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);5 v% ~& b. f1 }6 ~$ m  m6 O$ @  C
  21.     if(ret == -1)  G, B2 m# R9 {
  22.     {
    1 s; r! m& W) d& q: Z
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : G7 r% @3 e' D
  24.             return -1;! _) M, q, T* Q7 N: }
  25.     }  U! h; l8 [6 O* [# p; b. m
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 Z, E# E+ Z7 H
  27.     {5 p0 Y; b  T# W/ X0 S2 Y# W
  28.             printf("Listen failed!\n");
    9 a* C7 q# `! i0 z) A9 q2 a- p
  29.             return -1;
    , c7 i5 F! f4 ^
  30.     }. r* K' I$ M0 N9 }9 p8 s" S
  31.     return 0;. G8 g; G) H; r1 {
  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);
    5 Z. l$ R% z/ C2 F6 @4 a
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    7 t" k6 D' U9 G0 C; ]6 R& k' a
  3. {5 c3 t, ?8 k- e# p7 E- v
  4. 。。。! F& N8 S" @2 }  Q$ c( L( j/ _7 R
  5. while(1)
    % o/ v, e. r. v9 O) q$ h# y
  6. {4 p9 `- Y% W0 u5 K9 i# P3 Z/ ?
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    8 ?, R7 o4 {% G6 a2 f# M: W
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");$ J, m% U4 O- m2 |9 X1 [, }4 G! H
  9.     。。。! o0 O' [1 w: a4 S# d1 c/ ~
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + i) G; X3 h, e  Y, q
  11. }
    4 r, T9 O% @7 \4 E4 D
  12. 。。。2 [( V, u" ~$ D2 `; Y9 i
  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);
    # q$ n' b2 l" H
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 V* S( j! s; n9 N1 L5 e6 n. p5 Z5 {
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    6 e! d3 y9 v8 U( ^
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;1 Q' o. o- I8 t, ?+ G2 q1 |" N
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);  m+ x+ z- _# \
  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;
    9 Q9 q, P) A3 L: u9 `2 D' k6 W/ B
  2. pthread_cond_t pct;, [  _3 u4 p% v, a% ]
  3. int main(int argc, char* argv[])0 d( M: R9 V5 |) B/ s( N  P
  4. {+ m4 n' J2 G. x" R0 n6 i
  5. ...  a# K" O4 K' L* H# y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    9 x* x: C. L- X( S  n
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    8 ^4 F. I3 M! L. R5 }2 e3 F
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    # q% P- a' }9 b: J
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);& b0 p: ~  w  \2 K1 _/ |
  10. ...2 i. F7 w" A7 m2 ?1 j
  11.     while(1)
    7 p0 B  U) l/ a' P
  12.     {8 }" H; j1 u) f8 I- M) r/ F
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);) ]- K1 }( J" T6 {5 Q
  14. ...
    ! R8 K+ h, e/ d! Y% o* {0 [
  15.     }
    ' r; i- r" |1 F! }' l% n# F
  16. ...5 h5 o' P" j0 i) s
  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;">; X. w3 b5 e* K
  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" \; o2 @) R8 N+ J6 d8 m4 ^# s; Z( ~
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \/ [- L8 B& {/ Y. ~
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    2 s5 r, Y7 P. }8 @8 j- D
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * @* a' C$ X9 g( y1 J
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"8 G. A2 A6 M: R9 N, v) ~! s' t7 `
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    # U# `, d, h1 ~4 @% ^9 b
  7.     printf("preparing header\n");
    5 X- s4 R4 G1 u0 G, A# c+ F1 S
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    , N# I- Q* Q! R) n' Q$ K- c& D
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ z1 q) {! m- l) ~9 N$ F
  10.             STD_HEADER \
      @  \7 j& Q0 U0 j  O
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \, T$ U; s1 L% C7 ]% N# D8 v3 T- d
  12.             "\r\n" \
    ! T4 P; v* ^: @/ t4 t/ R7 |
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");  ~' t+ [$ T9 e/ [; I# D; _
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 f' c# k% W7 a# ], o
  15.     {
    5 |# [6 m4 g' i
  16.         free(frame);
    - ]6 r5 H, a! x
  17.         return;
    + D& C& t2 ]2 g, h) V
  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" \
    . i1 p1 z( c9 L
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ) n8 D2 X: A1 `
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \: Q- R  y( t  I
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);+ o6 m% H2 e4 i( B1 i5 U) @
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    / Y- J7 B# c& Z/ g* g4 h
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . b1 I9 V; |) M! j8 J2 ^
  7.             break;
    " z" G& Q9 Q; C/ _( w# @- x
  8.         printf("sending frame\n");! Q4 M4 S8 T+ h# u6 d
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ( h, p: u; j: T0 A
  10.             break;
    # \+ ]6 U$ y/ ?* w1 X7 x
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 {) o% V! f3 [+ u
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + S/ B* X/ H3 T* Y2 S" @# @$ b
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( w8 s5 Q/ {2 ^
  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。


1 ^; V( b. w* `* [: ?" S

- _" [1 s) @" G* n5 W
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
4 M7 q+ Z; C5 q% H
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): Q: o+ G* D( _
  2. {* h* p( A1 h3 n
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);2 ^$ M1 o6 D- H$ |" t# ^6 m
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ' o9 B4 F5 ~; w* n, K0 o# T
  5.     {8 ^8 V9 T. Z8 k7 {
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ; j- N+ D; s9 S7 c' S9 l( s, J7 A1 k
  7.         return -1;1 l: Q7 x# Y' X) L$ h( u9 t- e: x# ]
  8.     }4 x1 u* d5 d0 Y) r% w
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    3 w& U& @: V* S3 ]0 e
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 j; y( p  n- s5 e
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % _$ w# A$ V1 R( j, Y) @
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ L+ v6 b6 K3 R6 U
  13.     return 0;
    8 r) c, e# ?- f4 p6 ^4 U/ P
  14. }
复制代码

& @% b7 {; @2 B/ a/ g/ m
! ~- }% {- D! c/ y% m0 [7 [6 `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:
% L! Q1 {% ]- x* l" ]$ N) X* C2 B2 V# s) E# ?2 z; k
8 e# U# D) j0 B' F: j6 @
  1. while(fend > 0)+ C# O. e- h# |$ R
  2. {
    0 R6 K4 i0 X+ V! {/ k+ P: U
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    7 X' p. v  @4 b5 z9 E! n
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    . f* f+ m' O( X4 ~
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ; f" D( @, _8 j, A( Y
  6. {! d0 M( s8 I0 a1 Y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    7 {0 g/ ^; ^5 Y$ l- q4 U/ J5 k
  8. picture.fin = 0;
    7 N: v$ {) @% _6 g3 ~! V
  9. }
    & x- E" y4 n1 y8 u
  10. else  u7 Z. g9 Z( d
  11. {
    * m9 a* G: m5 Y1 y- @/ k0 D6 o
  12. picture.length = fend;
    2 t/ o  r/ N% g3 |* I' i
  13. picture.fin = 1;
    3 C  B; |! O/ U  ~  N
  14. }8 s) u! p+ c9 V7 P* |9 `7 E) @
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);6 w9 @! d0 P1 E# _! ]+ g+ Q! _
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);( A7 |+ i  n& M" K0 n
  17. if(sendbytes == -1)
    9 J3 [4 ^, |$ I$ P) m# J, @
  18. {
    6 v: c7 W- Y5 G& ^' J
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");0 l: F# \7 o/ ?- g
  20. return -1;
    ! S' l! n6 M+ {  s, K3 c
  21. }
    ( H3 K; X6 e) X9 b: F# J6 z
  22. else- `0 ~8 D+ @$ U# x' Z- f
  23. {' j; B9 r* ?8 H1 V; e
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + r4 @7 y; r/ U- @& M
  25. }
    * u5 C! R1 N; }; E3 Z" n7 z! ^1 W7 c- l
  26. }
复制代码
1 Q9 C7 j$ h/ n

" s# _* @. \1 f+ t' P


# Z' [/ Z6 N. U; X0 K# N. R8 _
: W! x' u  u" M2 T  O+ xiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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