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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 e4 x! A6 M, ~7 M; O4 i7 n0 ~. K' l& Y0 j9 n0 \; `# C; H& o

, g) P/ u  m( m+ B  ^

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.html3 w- |1 V3 F! B  s8 Y
# B7 h! {; @" @* a, ?& y7 j" 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。

! d% ^, y& N% z2 p: ]

) V6 C* s; d9 \+ x% i$ G

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。

    2 V& L8 T/ J' I7 g0 T6 O

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。

, t) ~  E1 {/ e1 A. \
一、HTTP网页服务器, c5 O6 k. X5 c& W

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)
    1 G1 A1 s" X9 g; H
  2. {
    ; D3 Y- d2 j2 Q7 R, k3 n. T3 S
  3.     struct sockaddr_in servaddr;0 o/ F. ~; J- T0 _4 L
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);6 x+ B1 C6 h# _. A; g% g! s6 x; J$ r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));3 E; |. F" j+ ?* X- J
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;9 p2 H- p4 ]. B$ j2 S, V- S! d0 E
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 p4 g4 V+ v/ O
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);; Q6 `) O" G5 o3 w
  9.     int ret;1 S& A0 d' d1 _& Q1 M# [+ p
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)' C( a4 S, K9 [' w
  11.         {8 S1 F4 r( I- o" C& w+ D
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( w: T* `- j; |9 X  v  H
  13.             return -1;4 W/ a2 I2 h  X8 p
  14.         }- e) s! J) r4 m; \7 a$ v' X
  15.     int on = 1;4 I  a, e# R2 `5 p
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)9 B: _9 c- G. H( R# ]9 V
  17.     {
    0 L0 u: V) R/ J
  18.         printf("setsockopt error\n");5 W; l* L# B: J- n/ D8 P
  19.     }
    7 k4 W: r' c. E+ A) M
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 X2 ^+ u8 s5 X* h$ Z. y7 _# x
  21.     if(ret == -1)
    1 d& ^) M& R7 h, X* m) @
  22.     {% _; C* `# N3 l8 p9 X
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . X6 T2 a+ v4 P9 X" V& i; J
  24.             return -1;9 i* E$ O, M% z( V' e- D" f! `
  25.     }  j% d* P* c. J) g1 D7 q/ z* {9 o7 [$ E2 r
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)5 y: N  U9 W( O" Z
  27.     {
    7 o) n# s$ o4 @0 d
  28.             printf("Listen failed!\n");' n/ t5 F' r  F* Y
  29.             return -1;  Z; Q6 Y% c1 X2 _
  30.     }- {) m# a5 L& P
  31.     return 0;. E# a! p1 K) N, r( R% {; }
  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);0 ]# m/ F5 E$ I; H5 y( k6 o
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    0 i4 L4 a4 _& @
  3. {
    ' x2 k# W# {: l5 T/ u
  4. 。。。
    $ ]3 ]9 m: }3 r" R$ G, y$ V# V' o7 p
  5. while(1)7 |( E% i7 @! U' A
  6. {7 Y$ [; F  }6 E% S+ b( h3 C
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);; e% p# B# L+ n. f' g7 B) c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");8 T  ?3 U: }% a/ ?. \+ Z
  9.     。。。* y. i0 v9 p+ D; _! m% A0 G
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / u, @0 {  F: d0 N/ h6 w
  11. }
      ~! x- y7 R/ a5 d% |- @  ~7 A
  12. 。。。& T  F5 t8 w0 N
  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);# T! r" F2 B) S- F1 x* n$ p! d
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;* y5 t% r: G  z3 y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;& `0 ?, _- P8 u1 e' X# D8 S
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    / c+ g: H( ?: o! v- x) D
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    1 j+ q0 @+ d' }9 J- t* w
  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& Z" J& H: q
  2. pthread_cond_t pct;2 f: h1 V; m5 V4 Y9 M
  3. int main(int argc, char* argv[])" d# w* G* w6 Z/ s) d. B* W6 _8 Y
  4. {
    2 R6 q+ z8 u( S7 y
  5. ...
    0 [0 c% U. c+ U1 F* z% Q/ [& a6 ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);  Q) K0 @4 k2 g% G7 @- _. O
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    + g4 ]; i  S8 q  s; k- K, _* _3 x, D- A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ; R. r5 {3 n! U, b
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);( ~- b9 K6 R/ N2 h
  10. ...
    7 y2 K; z! k8 \: q
  11.     while(1)" l2 c' T5 C0 z, m
  12.     {
    8 {% y" u6 Q: D; u4 U
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 `2 m" b  v. ?" J6 k6 v  v( n1 p0 q/ w
  14. ...
    * R2 C0 b% \( P4 C# x
  15.     }
    ! y' A0 G  _4 I3 e& A$ H
  16. ...2 D& T& W4 c* v$ y
  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;">
      E0 Y5 r0 d% Z* h4 ?1 j: P
  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" \6 K2 f" `7 O( z+ h- n: p- c
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 x  F3 ?/ r1 ~: _& T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ; @" \1 V( ?7 V6 p
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    # Y( d; [# [2 x2 D! F
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    & t3 L" g9 n& R
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    - L& q5 \  G8 p% x- g7 R
  7.     printf("preparing header\n");
    ; z& D! i7 w+ J8 _9 r
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    # T! B9 D* u# J8 `
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \+ h2 c& S4 n; {1 a; D1 @, w
  10.             STD_HEADER \' f% E. e- V' F- E! f6 |
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - E' L8 G- Z* W7 E3 [  b) j7 ]9 c# u
  12.             "\r\n" \, r  y7 Y: h2 T( Q  O! X# E  H1 l
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) c5 t% t7 n- [: k9 W8 @8 H
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 l" v: u% c* K0 j" {/ }
  15.     {" e# O* I) E7 A9 m
  16.         free(frame);
    5 U. }7 P" S& O! r" C, I5 D
  17.         return;
    ) o1 U: N3 D5 V, W! g% v! T
  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" \! a$ U# {: U+ Z9 V, L& S. U. S" ^
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
      C5 G9 z7 J+ i
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ( |0 o& S) i% D
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    7 |0 Z# D* G. T
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    + r) |$ C6 p3 P/ I5 e
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ C, i4 p1 l  {# q$ t* \2 q
  7.             break;
    ' r2 E7 W/ i0 h8 m, O- l  s7 s: k
  8.         printf("sending frame\n");
    $ K, ^" d9 C5 X/ o$ S1 Z/ i5 w
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)# D# v% \) g* C8 S9 j
  10.             break;
    7 S& _/ O; b, Q2 R# ], {
  11.         printf("sending boundary\n");1 ~8 C* m5 P5 ^( y- F5 s, S$ W' l
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( g; e6 d+ D3 c- I: D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ r) S6 a, D% \& Y5 f* G
  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。

3 I- r. ^( W; Y: f; {+ Z


! W& ~- _3 a( t7 h$ r7 q6 X二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:8 z1 q( {: k! j  U1 B1 K
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 D/ j. y, Y( f8 }, S6 f
  2. {
    * B8 h6 l! L- a7 q0 a
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);0 Z$ }5 U2 ?7 S; d
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % `% W' C8 K7 e- b& N" m5 ~
  5.     {
    - U1 f9 t4 f7 Y! B# G' I
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");. b# U8 S8 a) p
  7.         return -1;
    4 F$ P6 f% @) G' J$ i, j6 V
  8.     }% q% h* k7 _- ?; p: |, b  m
  9.     addr->sin_family = AF_INET;1 Z0 @4 ]( J) B/ j2 a( w
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 H7 m3 ^3 h! t" Z0 m
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    & J4 |. Y, G% B+ O/ ^  Q) A' b/ U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( c& p8 D) E$ j1 n; M
  13.     return 0;
    : ?: q' y6 m$ a0 q
  14. }
复制代码
2 |/ L+ r7 V8 V4 {

+ Y  [) C& b( ?) `5 X6 [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:
* Y1 W7 _$ ^) C0 c" h
5 F. R; C5 D1 p# q& c( `* w
. G. ], W# f9 f4 q% V
  1. while(fend > 0)
    3 j, u# i% I% Y2 c
  2. {
    " r3 j0 n) c0 Y/ n: w8 Y/ H
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    5 ~+ g8 j7 e$ z1 f7 `/ [0 |8 \
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);6 N6 c8 ~7 b/ S( j* U9 |- x
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    % _/ V  o! D) g
  6. {
    : \0 \8 U. Z) B. X7 d4 h2 w
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;) G" i6 v* U) w- V/ A
  8. picture.fin = 0;/ K- y, t* A) n: `6 t
  9. }' w( Q: _0 Y3 h
  10. else
    & d+ G3 s* J" k$ R" P8 H' r
  11. {
    8 X' ~7 d! r8 o6 u# U
  12. picture.length = fend;, M- k0 F& l9 m! Y; t! {
  13. picture.fin = 1;
    - p2 G6 s. A* U4 g9 ]
  14. }
    1 b: k: y$ c. C5 m
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # P1 B( e. a9 z; ?
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 b3 O2 [/ P# Z$ m8 _
  17. if(sendbytes == -1)* C0 B. p! X2 g' y+ F+ }
  18. {, _% J9 O( ?# Q  s' j
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");' S/ Q- n1 E& N% ]( r3 x! T
  20. return -1;
    0 Q; t, _$ J' D' d+ `& y: w
  21. }6 M$ X2 n5 v5 Y6 Y) Z. q0 R$ Q
  22. else
    , Q& w5 p* @" C! d
  23. {
    - ~- k7 I; F) v# J1 ~! H
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;/ C! o+ k* q5 E& `/ i, m- ]- T
  25. }
    ( E  }/ @1 @3 h+ A. u% Z" o
  26. }
复制代码

4 T/ j) |! r7 U2 p8 |. `- H7 s( F$ ?0 ^7 v

9 I$ s! z7 I0 f3 m) ?/ S
9 K& r; b  i1 I
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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