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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 1 U1 P/ ]. F# g8 r

: u5 `: R1 G; M  q


, I9 k/ d7 o; g3 V* R

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
: C$ X# u) n6 e1 @. P& w
; @. T  l' O' p% 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。

  `! k4 r! P* c$ W2 t* i

& T, Y. N; H+ {5 `) h+ O! e

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。


    4 M. C! _* _: e: ]1 Z5 T& k

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。

" q( y& R" j4 U
一、HTTP网页服务器& Q' j7 E3 f4 _

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)
    + v1 _0 K- ^1 Z
  2. {
    ! o! K& M- N* D
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 B  L$ @0 V6 W8 A! g
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ) C. a& D- ^9 _* [9 Q. n
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));6 g! z2 D8 K6 ^/ G) f& K
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;. o) N& D# d, j4 Y0 \
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " y4 _8 ?/ |. k  |, u8 M- I2 t
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);0 q7 B+ c0 e  I$ S) R( {
  9.     int ret;0 d7 ]1 e  z' ]" y8 A# i
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , ]3 T3 d9 ]2 J5 n
  11.         {  [& ?# f* B/ y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);/ j) B) b: Z0 V, k8 w' _8 D8 W; R  K/ L
  13.             return -1;
    6 O" X5 h, h) z
  14.         }
    * g% J' y7 I- l5 |' ^' S- F! b
  15.     int on = 1;
    ; o# F* ~8 K$ n3 ], ?" U
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 Y" k% ~! ?2 N+ m) a
  17.     {  b8 _$ E+ l2 P5 }5 n; w- {( N' |1 r4 g
  18.         printf("setsockopt error\n");/ i5 e- ~# a# M4 ]
  19.     }
    ) H) `8 y0 d: Q. t: F# e
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);! z( q" y# ^( S6 e2 E* G( n
  21.     if(ret == -1)5 R& X( z: B. m9 A5 |& t
  22.     {! F) w) d! A" T$ y* ?1 \' a/ i: l" g
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");& g) Q' a# o7 Z. J
  24.             return -1;
    # i# a- i( ^  g* B5 x
  25.     }, D! Q/ o* X/ ^. k1 z
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 ~. `: f2 r8 a! L$ ?
  27.     {
    : B- [" V9 O5 z
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ' E/ }+ @! Q5 ^
  29.             return -1;
    5 p* Z1 Z" _4 \, \" {6 L9 b: F
  30.     }0 }. H9 q; n9 f; u
  31.     return 0;' Y0 V' [' j* }* ?' j( q8 J9 C7 R) K3 ?
  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);2 n4 D2 f0 `* J6 ]3 _6 C
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    3 w$ Z6 \6 u* k& w
  3. {
    ; z& M5 F. x$ ]+ R( L
  4. 。。。
    9 F5 m* N8 j* G! h; E0 F2 x6 r  g' ~
  5. while(1)) x9 d5 r/ x( r! O* Q
  6. {9 f7 ~' S+ W9 p& x! |
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);; W( S# n4 P4 y/ g" N
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");2 \3 V$ J' ?+ X# E4 D
  9.     。。。3 M+ V! M) @5 }, G3 t2 U  Z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / w, ?7 Q0 C8 s% G/ F
  11. }# z9 F) |# s* j3 e
  12. 。。。- E) w5 y- N$ J. L9 a$ O
  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);
    $ y* Y4 L' [% I# X' r& Q6 ^
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ' [5 V8 O1 ]% t" [
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;. I! X% X" e. p1 F
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ! x! Y; @/ j/ S4 x- T
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    : M, L; e$ b' s9 b# D
  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;: g0 {4 Y6 h5 Y6 _+ A' `0 j
  2. pthread_cond_t pct;
    * q( n/ d( A1 E# n$ u7 [8 v
  3. int main(int argc, char* argv[])
    1 K* Q* n) ?+ X8 R- h8 O6 K" B# t
  4. {5 R! y9 N* n5 g" ?
  5. ...
    1 s& W0 L! l; [# b* s1 c
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);. Z3 M, q$ v; w$ H5 B# Z
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);" b: F4 V  {9 W7 U* I
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);$ i& u* k6 H7 d4 N
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    # i# w1 M: W: P0 M0 @" S, M, Z
  10. ...8 x4 C/ m7 U& F" _4 P$ e
  11.     while(1). ^, E. Y  i: Z4 g& D1 \$ q- ^* _
  12.     {
    4 s  R0 b  E6 N0 q
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);% z; G, b6 O+ N: v/ h+ I: J
  14. ...0 Z: u4 [% v' N& o! c
  15.     }
    0 d+ h! y% @% H1 O5 e1 E8 ^; Z
  16. ...
    # l# D& i! ]7 U6 e1 g, x) W
  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;">
    9 C( Y5 V+ t* |% R( Z% x
  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" \
    3 Y  `0 Q; X1 U* w) S
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    / C8 v" W$ p$ X% X6 Q, D, y) e
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \2 w3 c; W4 }; \9 @( J0 ~4 h
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \9 ]0 _9 \0 h: r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"! ?9 {# \' N# z" h7 X# F
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    5 h* l! a. i2 ?- g* d$ K
  7.     printf("preparing header\n");# m- r. [: |9 \$ _: Y( H* q. v8 m& Y+ d
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \5 ~+ i7 P' H' y: Y" G! E* m. C7 _* G( X
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \7 O# x2 ^2 t8 _; e# |9 o
  10.             STD_HEADER \
    + F. O# Y( \- |( z0 T
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : f  ?; Y# h3 {+ h9 j$ t
  12.             "\r\n" \
    2 K+ Q$ `6 g+ n# E1 ]! f" `8 a
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " G5 R6 P$ U* y# Q2 C$ x( E, i! K
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      P( j2 ^4 ?# O/ y  k9 X) Y
  15.     {
    ! M0 q2 h. ^% E* y2 y' w
  16.         free(frame);9 \+ |4 K  P: V3 q! x$ x6 m
  17.         return;; b( @0 a( I: [& T- O, m9 Z
  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" \8 N' D% |$ h" z, o4 e
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \$ W3 e5 W( c6 M; M- D5 `# h
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    5 C5 o# J, R" I. F! n. a
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);$ k; l# U( s! t1 y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    9 ~9 O) v* t2 }6 u6 _/ N/ }) a7 ]
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + D8 D& _, T/ q. k
  7.             break;8 @& o0 W2 ^/ Z, M8 T- X7 f
  8.         printf("sending frame\n");7 f  r: O3 u/ n( M: o
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)( D2 s' Y- h/ E3 p3 S- ~9 D8 F
  10.             break;- d- n' q- n1 n8 p# P
  11.         printf("sending boundary\n");8 M+ Z2 _$ _+ ]5 a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    , n/ L8 v# ?6 _4 @
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 X! c' H/ a8 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。


% N; C! G" m1 O2 a

6 a& b! l) M! W8 m7 Z* e
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
2 {9 l. M; K5 ?5 z2 B! [( B9 L1 R
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    $ S1 j( Z9 w+ \
  2. {7 ?: N* p$ ?4 ?3 f: d2 b) H. S! Y# E. f
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    , {  u& [: E; K0 Y" D
  4.     if(*socket_found == (~0))1 }/ P  J4 l: ]+ C0 e0 @: }0 F: L
  5.     {; l$ B, \' f9 Y3 B/ J
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");9 v1 u$ i# M* `
  7.         return -1;
    , p8 H7 T2 h7 n  o5 O
  8.     }/ K; ]: |& M1 s; }, ~
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    0 w& h: A5 v% Q' J* s- r; \
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, J' E" W7 d! T% Q' p& D% v
  11.     addr->sin_port = htons(port);5 F5 x8 I& X/ S5 I2 {0 Z
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);3 t6 K9 b: L  l/ f& Y
  13.     return 0;
      M' C5 N5 c$ P! ]% D' ^
  14. }
复制代码

: J6 T% d1 Z1 C* H6 J. V) O0 W( z8 F( B2 ^9 c
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:
5 j8 v; u  \+ z; ~, ^1 X% G0 j, Q0 }' B  ?% ^3 D
# X3 d2 ~5 k) [( Z4 i5 `
  1. while(fend > 0)) _# M! ]  _9 F9 B0 _
  2. {  d, K* e" b1 [$ Y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ! ~3 ?9 ]( f4 R# f, f
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);! f7 }9 p8 l0 i2 e- y8 r) j# s
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)+ e5 j- k2 @! {( z( Z
  6. {# q0 Z# J6 L, i0 j! `& I# s
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    . s, ]3 q7 y" c
  8. picture.fin = 0;6 {6 e# Q. q  T  P5 [/ C$ ^1 L
  9. }4 U& a0 D+ n. u  k+ U2 O# u- B: Y3 O7 I
  10. else
    ' E+ G7 t; j. l6 Z. {: W% c; m! v
  11. {* G( T) b4 v7 D2 N* `; W
  12. picture.length = fend;  Q. o( F) B& f: z  f# u
  13. picture.fin = 1;
    % t, `) Y; [3 Z% |; l8 c
  14. }
    ) H8 k  i9 u. m+ P4 l, N, S/ V* L
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 e5 q8 }' a: I, u  J  [' o
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    # r) l( I8 P5 ?0 u) i
  17. if(sendbytes == -1)
    % c2 [1 X3 e6 q* k
  18. {6 s7 {6 K6 F" u" \' L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 W  h1 C8 m5 }) t: d; u% R
  20. return -1;
    , h1 B8 n  w9 w, |' h7 P, R
  21. }
    * E4 D" N/ I0 K  Q# K, n
  22. else
    6 r9 }" n' X7 i6 ^7 y7 R- _
  23. {
    - L$ J$ A& L8 K
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;) \* R+ N) V6 R( d- F3 B
  25. }# J/ L. ~, ?6 t- J6 O! r6 h
  26. }
复制代码

5 ^6 N$ F8 e% t2 E! v# _
2 f, p# u, k. i# H6 Z8 h2 o


  i' l" l! P5 `, a& q0 R( y
  i- i1 T4 c. [" u6 ViMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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