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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 z# q3 D1 B! v5 b, ]
0 Z( a& M$ t, i. b


, P! S. `" e: ~" g) }

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# ^9 \7 w! Q+ I: _, A

& L* L  t! _' k. G" K9 \

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。


) A7 b7 m$ a$ Z( a3 r  Q# t8 m


% R' _/ F# s% G0 V5 S! X

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。

    3 S" K( W7 o. m" @0 q

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。


, F( A8 W7 V$ ?* ~, V; r一、HTTP网页服务器- a  S# c& }8 Y$ c# w1 g/ n& w) E) p

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)
    / b' E: g2 C) i: ?6 V
  2. {
    % I$ R( N7 x- a5 g
  3.     struct sockaddr_in servaddr;4 z+ p6 G6 p. R$ b6 N. O' b
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);3 q" w2 W! g3 T  y4 @6 h+ b! I
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    1 j4 W: ~' P* }
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    5 Z3 e4 E; n# j3 h; r
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);8 `0 l( p6 g6 i: Q
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    * M4 b0 _# \2 [8 D% [3 U- t0 o
  9.     int ret;8 ~0 [. C8 _" f4 B. B8 F9 y9 b
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)7 a# @0 R& i6 G  n# f  m$ F
  11.         {
    1 o9 N& v/ u8 {0 h1 v0 m
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : @7 r9 I4 K& g0 a
  13.             return -1;2 W) {  v5 e) m% C( }' D* {0 V6 c
  14.         }
    " u2 F# L  V! Y7 q$ j/ {; [
  15.     int on = 1;1 K5 G7 _7 W. j: P
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)& t+ L+ m) U! k8 |6 J" `
  17.     {
    * \2 h) n# [1 S
  18.         printf("setsockopt error\n");& F5 j2 p$ W- ]( M- |5 D: F9 @
  19.     }7 p8 K1 M4 {7 t7 V, g
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);- R; S( u1 @9 _; ~" O
  21.     if(ret == -1)' u0 n( q8 J+ e% \- Y) S! W/ \
  22.     {" v( F$ Y  l$ f$ {+ f
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");& F7 i0 k  B3 H4 K5 u' C4 n
  24.             return -1;
    ; l  z5 Q" @5 y) A$ J6 {
  25.     }
    5 j' q# T) G9 B% Y- ?
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 V6 @3 u6 X0 u  I' |; _  [
  27.     {# d; f( b; g. c" e  ~2 |( j
  28.             printf("Listen failed!\n");
    + \  N4 N: h# I( Q
  29.             return -1;4 F; P/ L' D0 K- o0 z& C
  30.     }' v$ o  h7 q. h5 q
  31.     return 0;& X& p4 z' M/ Y9 b0 R& u( ?
  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);
    , K0 Y. F4 y% }" O
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- ]/ W. @- z6 I5 |) t1 j5 O; z
  3. {2 h- C$ }* ^' M0 Q: n# k: {! w
  4. 。。。
    9 ~6 y! \4 @2 v6 [1 ?
  5. while(1)2 ^7 ~1 ]; p; H8 b
  6. {. }/ ~, q9 y$ Q
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ' b$ c1 G3 d3 D% s% t5 l
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");3 B, a+ ~" S- u2 Y& d$ a$ t
  9.     。。。
    , Y  f" B5 \9 v2 P# D( E
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' d/ ^( f6 e8 ?! {1 h* j
  11. }
    6 F, G0 s, }. h) e' [; S0 n
  12. 。。。
    / {* C) b* w% ^( D- i" o, x
  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);( e1 y8 ~' p# d" |" U" c
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    " x. e" b6 I8 r, ~3 _
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;/ R# L& S% g" y* v
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    0 \" n- }( g! V4 k; ]5 ]! [# W
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ) z0 z7 ~1 n" U. d; Q
  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;
    ; S8 @: Y6 h3 C0 [- E, h" z% _" n; V
  2. pthread_cond_t pct;) i; n' h) p, R" M7 g
  3. int main(int argc, char* argv[])! T1 M# _2 A2 r# a: _% e
  4. {7 B+ S, G* C/ \  F7 z
  5. ...( e0 U$ `# x: N! S" W& O+ Y- {
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % B2 Q5 l. t! i$ f' G, F, S; V
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ! @" D, q& h1 t7 Y
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);, L1 L$ B9 u& k
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ; U! q7 g% U! Y$ B7 Y3 D' q
  10. ...8 Q5 `9 F( g0 ~! y
  11.     while(1)
    % c- v; w' V4 @* X% @
  12.     {# m! a4 M' a7 U2 i+ R- F
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);  p8 H3 @$ L" S) c' J; u& w
  14. ...- l+ t  O+ ]6 `9 L
  15.     }
    * e. q7 I/ v' }6 K- ]( z4 _. J
  16. ...
    . {0 z" k2 S" P; a4 a  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;">
    ' V5 ^' ^( Y* Q: i: a! x: L$ |
  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 g! O2 E$ h8 C9 T* }1 ?4 t3 V
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 K2 }! I6 t# t' t2 {
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    . r6 C( t" O( [2 [
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    & K: o. G# g6 n
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    3 J. V0 ~  g( {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ' ]  b+ M2 ]% b2 ^
  7.     printf("preparing header\n");: c: c1 D3 A0 w# U, z
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    % K" |& J7 S6 L2 S* E$ @0 b
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, o# B! ]+ N9 o  G( }& r
  10.             STD_HEADER \, a7 h  o" f- a2 G
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \9 ?8 N( a7 R. H- t4 `
  12.             "\r\n" \
    ( `( j1 M4 X7 _, ~
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");; \$ K* L0 E0 U+ l5 U0 |; c# M
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 O4 L0 U; {6 n
  15.     {. }8 A  B. J( S2 f
  16.         free(frame);2 E: R+ {0 k1 ^( C0 W$ P# L$ K
  17.         return;
    $ [7 d. k' \% h* m( {3 x8 ?3 n
  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" \
    0 y9 l! Z5 l$ L; y( w# |+ e/ C! g
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \( l, r/ V6 I, B: k
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    8 \- C% E/ [  V: r" R& g: ?' C
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    9 D* [( `6 M2 i' f2 h& ]
  5.         printf("sending intemdiate header\n");+ B$ E& h* }- J! ]# {4 d! I- F
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 E% I  m3 G, q% f. l6 w6 z5 F  ?
  7.             break;% _% e+ }$ f+ h
  8.         printf("sending frame\n");
    7 k8 d* V* x7 g( Q
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    6 E) f2 v1 g7 I* z$ O
  10.             break;
    # G8 v, Z! U7 R
  11.         printf("sending boundary\n");& [1 |, A* }" j8 a. \8 x- p
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");6 X1 f% Q5 i9 r. P) V2 j- ?
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - d5 i* X  ]( q
  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。

4 I5 e% ]/ ?* S

; m& z% A8 H: {+ y, ?4 v
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
0 v3 p( E+ K! J( P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ) ]+ s5 r) _+ s
  2. {
    ; l) V/ s( I7 U
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);! g; ]$ \  `2 o, q- a+ k' A
  4.     if(*socket_found == (~0))2 C3 ~- P& F( d$ F) e# g
  5.     {
    + e4 i3 t* |" q/ L
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");0 P+ u, k( h' z9 D( Z+ w
  7.         return -1;) ^( z0 H  ^$ G! ]5 z7 d
  8.     }( b3 o4 U) x7 T9 Z9 a0 Z" H
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    & F6 k% k8 r% W
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 h; v. y4 l- N
  11.     addr->sin_port = htons(port);8 x* q. L0 {# s4 a+ G; k8 w2 g
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , f) r! q) d, m: e, `! R! G8 U
  13.     return 0;2 `/ w: D- k2 q0 Q# j, k& F' ~
  14. }
复制代码

; F0 N5 x7 @, M% e1 [9 P
8 e$ A/ j9 n, 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:( D, w' I4 ^: F. \! R3 Z) J: b
4 b  o* P+ l) g+ q

$ G+ y# g: C/ Z! d1 T5 O
  1. while(fend > 0)
    : M$ W* \' p7 m" s
  2. {2 M' K: {' f' Q+ B0 U
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    6 u4 I3 C2 l7 J
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);7 U9 P5 Q8 b% d' d8 U5 D
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)7 Z- L, a. d; c3 o8 Y. q# d# |
  6. {7 r- c5 i) ]9 d# O) |
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    5 ?) P/ U$ g' h3 d/ N! k
  8. picture.fin = 0;
    ; b! @; F  i/ O( C6 B4 [; p% f
  9. }
    7 G  o( l) ]; y" B2 _
  10. else3 G8 f: h: G7 |5 u, z
  11. {
      K) \& b$ A$ P! e2 ^
  12. picture.length = fend;
    + a( |* Z5 ~* ]3 m! E1 }# B
  13. picture.fin = 1;
    9 z1 i) Y& M' w9 U% L: K
  14. }
    1 m6 S2 j- h) I6 H6 g- c% Z
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);' X, p4 q, _3 K& o: v- y  R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);/ k. y1 t: V; U" R3 R; }+ I
  17. if(sendbytes == -1), b/ @- t' F$ J7 M) Y7 q2 v
  18. {6 E) d$ l  \. j1 ?
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / M- h  j9 B* r9 {  ]
  20. return -1;
    . y& n3 m# c; {; A2 @
  21. }3 q; x0 f4 z* p' X( Q9 v6 V" k
  22. else+ h- t( Q! m  s/ o  {  d' \* m  l
  23. {
    ) U1 B# V1 t) L7 S/ x
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . F! B+ M  r1 v! b% @1 J& T3 ^
  25. }
    * x( Z' d8 ^2 Y' \- |$ m8 ^
  26. }
复制代码

$ s' Y+ p1 M. ^$ n' W( @/ ?  g7 \- X+ K' }' a5 Q  n& t. p

7 @% b& S0 ]8 {

, I0 v2 t; F) H0 \3 N' i' OiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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