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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
3 B  E% \$ c7 r( }& d1 j/ b0 W  r  Q' N" |3 h( l/ P! E8 l9 ?0 Q- N


8 ]' r" n, |6 ?% X

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; g* W$ |' B, [$ s1 c
9 o8 G" C  l3 D# q1 Z, y; {

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。

( O2 z3 d+ ^( t9 k9 v


5 v6 P- g" W7 _# b5 C

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。

    9 X" u% ^  [* a0 r

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。

7 W; p& {0 Q6 p' r
一、HTTP网页服务器
7 V: }0 a5 [5 m! g! `) d9 R( Z

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)' R: t5 X3 H9 W+ n) v; q- Z
  2. {
    # |: c6 \6 g' I* W$ ^" @. Z2 U( A
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    . L' S; r. m/ p& t& P
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ) C! k( H( u: {& Y6 _/ l; \# s
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));; w' [9 z  {+ }3 D
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
      ^6 z( |3 p- m& \4 O( s. K2 y
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 i# n$ ~3 j# Q+ @! }/ f
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    3 c# e, c# u$ T, i, J5 ~
  9.     int ret;
      f% G% J/ ?) g0 m1 R1 w& W
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)+ U$ r; I" K$ |& Z+ D1 N
  11.         {3 }* y$ g+ h7 z2 W) T0 S
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ i/ U6 q+ M, V& q9 g6 k4 W
  13.             return -1;
    9 r5 i! E  _; P0 ^- y9 _
  14.         }" G: Y" T* _: h
  15.     int on = 1;
    ; M" i2 w+ y" d, I* y4 Z) x
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)1 B$ G* A5 k' H  r- b
  17.     {+ R0 X  f" ~2 y* V4 O3 c- @6 ?2 M
  18.         printf("setsockopt error\n");/ L. ]" L) W2 g; T+ t( F
  19.     }0 F5 q7 J. Q! x( @7 H- y, G/ ^
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 p$ l& ^3 v8 p/ D$ x" ~1 X
  21.     if(ret == -1)
    " G( u  @  U$ w/ r5 J/ g4 T6 |
  22.     {
    # n  D: A2 b/ g; j! ~: b
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");' w" p5 O$ d1 P/ S: W# l
  24.             return -1;
    2 B) }* Y3 o6 L, d
  25.     }
    ( k( R& F- ]9 L% H/ C
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1). U& H& v% v3 U* h0 }7 X' `4 C  D
  27.     {* @8 m( @7 Z2 N# x; v$ W
  28.             printf("Listen failed!\n");
    / P# b/ v' ~$ P; y0 c9 B2 r
  29.             return -1;4 n$ C# q, v4 |, z: ?& L
  30.     }! v$ x$ ]3 ?  l1 F
  31.     return 0;
    ( V8 T5 ?. C: E6 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);
    ! w! z. {, i& _, C, G/ Q& A- R$ W4 S
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg); L  ^  l( {" n
  3. {2 i& n3 y$ j% |! I& {2 S
  4. 。。。
    9 j! r! R% h) Y
  5. while(1)$ V( E* R$ B1 T  p% K2 f! o
  6. {
    ! i" z( l; A* q* ]6 x
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);* p1 |. N' X/ b7 `
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");  j" Y' N9 g0 y; x% R* ]
  9.     。。。! f; H7 u; ^/ o+ t' a* E1 a  W
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);) ]* r$ l% W0 [+ [0 w
  11. }
    : [& U7 \7 {' R, a6 B: j( Y1 a
  12. 。。。( m, j, f' q5 X% c5 `
  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);
    7 N9 e- c) L/ t. Z) D
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;3 A' ^0 K' G: L2 d; u
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;& ?( D( T2 @' J! p7 j- P1 X; X
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    , Z+ C& Y2 ]( l9 _
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    9 I; q2 u, L; M+ |' a: X: F/ V, i
  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;
    ' `: l( m6 H  I/ g4 |
  2. pthread_cond_t pct;/ `: z0 t& x/ m% C8 d1 W0 S
  3. int main(int argc, char* argv[])0 M) m( S; w0 h! o* s+ m1 k& p, a
  4. {
    , X0 d" w! i6 V' U
  5. ...) z& F. O% z" n) ]& `# Y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    - F* ?0 n$ n+ s
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ) t5 n8 @7 G9 T5 t6 a! P, J
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    + h' ?' q( G  b' m7 ^2 }
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);" f5 `7 m" M6 ~7 n3 w6 A. {
  10. ...* a; k- n5 Z5 t1 g/ J3 g
  11.     while(1): s6 s2 n7 ?) Z2 D! s
  12.     {
    9 j, I3 {! J3 F2 x" n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 q/ V+ u$ d! m3 `1 S7 y0 N2 M
  14. ...
    6 j# O. ]9 {5 O
  15.     }
    % X3 s  m8 g7 }
  16. ...2 h8 i8 \* [5 P# E
  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;">; y5 j/ D9 B: n( J  D
  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" \5 S7 f* ^& N7 T7 m$ }( l
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ) H: k( O0 j4 v8 `" Y7 L8 C9 W4 w
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    1 A9 `% O; V5 p3 T- {% U
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \! e% I5 w9 {; S  ]
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    % E( o& p7 \1 F! O. e
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"4 h' F5 S( d* l7 {$ V, A
  7.     printf("preparing header\n");% B1 Y7 T$ g' u( n( J
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    6 A; P7 ~) h5 k! P! I( |- `7 V3 m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \' i2 ]" X! ~( Z6 w
  10.             STD_HEADER \* o8 }; N" B; ?# z! V
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \' L. K% v( O8 U; p, m8 w6 y
  12.             "\r\n" \
    8 {( {, N& ^& O& Q! U
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : Y+ O  u. A- }$ N$ c9 Q" G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0), M- u  t! b* M+ C" q
  15.     {
    - G+ g0 ~5 g# q0 F* Q2 E9 Y
  16.         free(frame);# t! ~- Q9 S5 j: j9 c0 W5 G
  17.         return;
    * S  W% C; P; A/ s4 E" W& c
  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" \
    9 z, }( b' v* T9 Y6 @9 ]
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \  W( d+ D8 U) B! P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \9 N/ z6 ]$ e0 s
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ( R  k( A' x+ }% B
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , F8 r3 f! I! r) |3 T& C
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- j# Z, ]3 R5 ~% B6 P: ^9 t
  7.             break;
    2 Z# ~2 O2 J, @5 [1 {
  8.         printf("sending frame\n");7 U# C3 L6 }1 H
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    # k. k2 q9 t/ U: I/ f2 z
  10.             break;* x  s! N! c% }" C1 D
  11.         printf("sending boundary\n");
    4 h8 W& N, ^! ], r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " O4 O2 \. ?; g4 T! K  \
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( Z% w" k8 }- K' n
  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。


9 s. E7 W- s: t


3 I1 g/ w' @$ |3 J% k二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:7 t7 ]$ E$ a& B8 B& B
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)& `, {' q) @( ]# t  H* Q& ?
  2. {# O3 [1 V; q3 p2 h, h1 ~0 A
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    , e* {0 V! @* p5 P+ F! A
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ! P$ E6 o1 |1 Z/ ~
  5.     {
    ; X% Z) J$ L5 j
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ! M! P3 W$ p0 ~
  7.         return -1;7 K8 s, N1 }) q! N( P! B$ d5 S
  8.     }: I: b3 L) A$ x, l. W; a/ V  |
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    3 ]( @& P- m. z' Q" l) J
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);1 G6 E- n+ g0 y
  11.     addr->sin_port = htons(port);; ^) Z8 j( C5 ?% k4 \
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) H$ L; X& D3 X; J
  13.     return 0;
    # o: G/ ~- ]& M( w# p
  14. }
复制代码
7 V5 E( i  S  C/ K- q

! G' j: V- L4 y* u6 w- 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:
- u9 i# q8 I5 F. D  |9 t
& O% t0 C$ h2 \* q% D, i6 \
7 Z% c6 F" Y% ~% E; a
  1. while(fend > 0)
    7 Q# R! v" Y4 M) Z
  2. {
      h# g/ k/ E3 t+ h* y0 ]
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));! |% d) k6 _/ a; o, x
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);! A7 U" b! L- r* n& d
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)1 o# K7 m; _& L; |; |; R3 ?5 S. I
  6. {
    * O5 V3 G/ [; g% I
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;- u! `9 v& t1 c4 w
  8. picture.fin = 0;
    6 X" V3 _! o' ?2 d
  9. }
    9 j) X& J; {# [" C
  10. else+ u* W; j% D5 Z# }
  11. {1 Y( I+ @# |* i4 v3 E* h
  12. picture.length = fend;
    2 U4 V/ S( o) C4 K; d
  13. picture.fin = 1;: R$ r5 U! q8 T; g* H
  14. }
    : P2 W/ \5 S- k! N6 V& w  @
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      t2 a8 ?# y% W" l( ]6 s( q
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * w! U, c& y' b% Z. d( W0 b, b
  17. if(sendbytes == -1)9 f8 t7 O! T5 |0 U3 w2 y8 L1 J
  18. {9 d1 M" ^" W9 I$ z" ]7 T: _# I
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " b, }6 T% B" u8 a: B7 }
  20. return -1;4 Z6 ^6 @' e3 l: v8 u, j+ h: j
  21. }
    . i  `6 y6 D: M; n. B4 P: X9 ]
  22. else8 ^$ Y( i0 |9 Y. {
  23. {
    ) n$ Z, g- z# g" Z
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;- y8 c" N" k5 C' }. k  V- _
  25. }+ [% M7 p6 u# V" [) g1 S) p4 A8 O
  26. }
复制代码
7 f/ k( _- m' q5 a6 X
' Z! N7 }( x- X: j4 U

$ m% S+ Z0 h" l! F

* X8 M; T2 ]5 P5 Q. u& Z5 NiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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