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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 e4 X# ^3 M+ [: b9 m  Y- H  P
+ S9 Y1 ~5 f, l3 K+ E


& u8 N( R) b, z2 B. }  @7 ~

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 l) V  S" W, B- v9 J

5 f( c$ W- k. m

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。


+ F. M3 H) z) R  {


: `2 |& j5 O" j" j3 l$ p

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。


    8 V& W  A, I/ A1 z9 m

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* k0 Z8 Y/ e2 Y/ B; e- s4 Y$ z
一、HTTP网页服务器
1 E: `# e0 ]1 j! Y& ~4 q# K& @

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)# d- ^+ H) d0 j* L) C5 L, _* n
  2. {
    * U  V* K+ J3 y% r/ N
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    7 a' N' b' I* k( K1 C& z% H  {
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);5 Z7 l- V; K/ r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    - U+ [% ]) r; G) y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;9 c# i/ A" ?4 _+ x
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ D8 U6 p/ E* J1 F9 C
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    3 z8 C- P# g' W8 c! P% z- P: t3 o
  9.     int ret;
    8 `6 I8 C# F& o- X
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)' @+ t% _% y. G% K8 \2 E
  11.         {0 ~4 Y5 R4 `7 ], o
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);  j, F2 L7 d) ^/ F3 e# _% A
  13.             return -1;
    * [( v/ T) c* j7 l; M* M. C! ?+ c
  14.         }* W% ^6 u* L  _8 l! s7 @, \2 ]" N
  15.     int on = 1;2 |0 V! z. v/ Z1 H
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , r3 d3 p# x' ^6 M7 i
  17.     {" [% Z/ f0 W# g+ W1 \
  18.         printf("setsockopt error\n");
    4 \: F0 e! F4 x1 m% k
  19.     }
    ! p; U, r8 R( z4 M* |5 H8 r# T
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 H9 ~. k4 C$ G4 j* Q& k( l; B
  21.     if(ret == -1)
    . c" f7 X8 D3 d! O
  22.     {' ~$ M' B4 G* S  {# B0 R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");* w: f& c& Q$ l" s$ t
  24.             return -1;8 E' f" {! x$ G* c
  25.     }
    4 x  A* y8 |8 w" {0 Y/ v% B
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 v) i( v! Z3 U  l
  27.     {
      L7 B  v( d" A1 }1 D
  28.             printf("Listen failed!\n");5 o6 y. P8 R" t
  29.             return -1;
    2 U% t$ a$ H7 l% z
  30.     }
    " q, d+ `! G4 u/ n4 m
  31.     return 0;
    ; l  g: Y; k* E5 p, d
  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);( K/ n3 k# a5 s3 |# }; k  R# F
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    - X% p) a9 ~9 k( i; D; m
  3. {# b* O( I8 M; e$ x1 t1 h( s
  4. 。。。
    ; K6 N. f% `' |5 C4 ?0 Y
  5. while(1)3 D. q( n' D8 J1 U) q) B$ p
  6. {# _% t% r5 U* Y0 W' l$ Y
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    0 m) H' x) j+ \
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    $ E2 l" V" K2 U( c/ ~
  9.     。。。
    ) r& _7 K2 ?7 e" {- W
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      R" I; z% x: c: L+ A8 A! p
  11. }* l8 c4 f" ]$ {* o- r% X& }$ Z
  12. 。。。1 v: l% T/ E5 h) V) `
  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);
    ' f2 }8 Z3 r$ I" {/ F
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    8 [. l: m! E4 W2 [6 }/ q6 k7 E
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;. B$ x" h+ m& p7 }8 M* J8 s
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;, i: A& G  B8 B1 C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);5 ]) O( n3 l) ~! W; v
  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;6 d, c& ^6 c  N8 v$ {
  2. pthread_cond_t pct;
    6 M# b6 d, a) V- X+ X2 W2 \, L
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ( g% f* @5 W* O
  4. {
      Z" J. c# p, V; C- K2 e
  5. ...
    0 p& l5 J, U& y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);% m$ W2 Q1 Y7 y% m- J# T2 |
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);- |% T" M( V# b3 |
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
      f% |$ [+ q5 n# Q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    3 y8 z% C) P/ z( H4 Q
  10. ...
    ( P- V5 m6 `( D2 _- G& R' x
  11.     while(1): v! d, R: ~- e4 P+ Y# ]! o5 N
  12.     {. l9 B2 A/ H  V7 k4 o
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ \$ N8 I( d9 |& S; _7 R. ^! V
  14. ...
    6 {* W( H% u" ?' u3 F4 X% K
  15.     }0 a5 N5 [  I+ g% G2 T
  16. ...$ Q1 q. {6 L) M4 B1 r9 ~, ~* Q- R# M
  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;">* ^& n4 O2 C4 n5 a) p4 M7 i) h
  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" \, }( d; w3 F/ n  T" j; T2 n
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 [& a, Q2 S) A
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \# i: c* D- P  e* H! A+ C
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * Y( C7 j# g. Y$ i
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n": }  H! Z5 Y/ c8 j& P" o) Q' `
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    * \! y# L) H: Y% L+ J6 M
  7.     printf("preparing header\n");
    , ^9 y6 [( i0 N. X
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \' X$ c+ I! G% o, `4 J
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    / i# U9 p* K+ Q" S1 E. ~
  10.             STD_HEADER \% f# m+ l2 ~* d6 K. e
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \. c$ Y0 i" I! M+ c
  12.             "\r\n" \
    ; {; q; Y- C0 ^! N! ?$ Q9 U
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 C3 ^4 I) ]! }% i
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ ^! ]5 \% y0 O
  15.     {( [# ]  ~6 @+ B9 H4 b+ O
  16.         free(frame);' [: [( I# N$ [4 ]3 s
  17.         return;
    ' N9 Z5 v6 C# i1 }2 ^! ^& A* ^
  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" \$ ?% I- }3 e9 N
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \& L8 ~5 R! ?1 J- x
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \& c  t% ~4 j3 S
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);5 k3 @  R3 c2 e6 X4 I- |7 [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");9 e8 I+ n, @: o$ L0 O% e4 r, X
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 |; `: A* A+ _) U; f
  7.             break;6 w8 x: z. O5 x( }: P
  8.         printf("sending frame\n");
    4 g/ o* G2 B3 o8 f3 M  W1 z) x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)7 H: M$ i, }' r5 i* F  k+ s% J! v
  10.             break;
    1 {* x& T5 n! s. j5 ?! P* I' B1 w+ R) I
  11.         printf("sending boundary\n");
    . o. u0 V  N& E9 l6 M- m& z8 a9 k0 e
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");% e4 O+ j: n/ `8 C) B# H
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) q% h) l0 P! V2 ~) n1 U8 W: x
  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。


; e, Z: l9 ^1 p$ J* [9 }1 ]/ v: q% @

- Z. ?2 n+ \# I( N1 {7 u
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:' _1 @3 l6 L( ~' U# S5 Q5 }
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    & F7 g- V, H) N+ j" s
  2. {  J6 M8 c0 }. t1 L
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);9 }; A4 ~4 m0 g+ L; w5 ~
  4.     if(*socket_found == (~0))
    - R. z1 f3 B' K' i
  5.     {
    0 e6 Q. f, h4 S
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");0 y  w9 n4 B7 L5 y
  7.         return -1;0 `2 U+ W# l# j3 R: {- L  S
  8.     }
    : w, b6 ?4 W0 T+ H4 Z
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ; e/ C' ?6 M" l( [
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ Z$ |' V4 ?. @& V$ D
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    - X& q0 g% k6 W2 N
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);! y* X6 x( t5 h; o
  13.     return 0;9 ]) T5 V4 |, ]; _. ^
  14. }
复制代码

) Q7 y: N; w2 ~( q5 @+ j: ]( r7 R. X% f* p
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:6 ]) {$ K+ x0 r4 t

1 q! S1 P# z# F4 }  J& [( E
* F1 L! S, P( _# L- v, W
  1. while(fend > 0)
    * q' E  j  B+ \9 p4 e/ U
  2. {
    ! c9 H: M5 Y/ x! h, H; b5 |4 g
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ; u% `% E) [- G+ C* y* s
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);. X# y, u4 `* m4 S, V
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 t$ ^/ v) k0 _4 W/ w' k! \$ ?9 k) w  H+ P
  6. {8 \8 A% {" P9 n
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;2 B" a. D2 N0 i% }0 S8 i* v
  8. picture.fin = 0;) J- r; n0 v& y/ h$ r6 {2 O( z
  9. }
    % M+ V: e% [* C$ }2 |. D4 T, u' ]; h
  10. else% J& Y8 k) u3 `# j) k  G
  11. {0 I/ j! {) W0 C
  12. picture.length = fend;% X0 |% X. _( t/ U- ?
  13. picture.fin = 1;$ ^' U* {4 `6 I  S7 K7 A9 b) q6 l
  14. }% ?/ Q" U  |* p+ k9 i) [( a; L
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ f8 c4 }' H% e! k) g
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & p( d* D( W9 u) T& Y: f
  17. if(sendbytes == -1)3 X# a& q& |- v6 O
  18. {" ]# C: j8 _" |& w
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");  S$ b% M" S- r! J( }
  20. return -1;$ Y- v! S" h$ E  `" g
  21. }* }" g& A( _: a6 B
  22. else
    5 u: t  N0 u5 T' Y# A* W: z
  23. {
    5 C. X& X! h  G+ H
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;4 Z/ e: t/ C6 W' b5 @: ~. I' E' F
  25. }
    / R. K8 }# j3 D% e# @5 T, e/ i
  26. }
复制代码

0 o' k6 ~! ^9 W% [1 w9 u
3 Q( t7 p) E; N# Y2 V( ^


4 Z8 i* E! y- V, u, g
) @- n$ h9 C/ N* |# t& biMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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