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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 # r- o* ~3 ^* B* {# M
% S' E" r6 E0 K) W# C+ a0 L


/ ~: c' J# E7 r4 S% I

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
5 g  d, B8 a; `. T, i' j9 u0 W, t! Z0 V( }# _3 W6 |: A+ `; D& L2 q! Y) O

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。


) I) `8 G. x- S( B

( ^1 \* r* s  x6 n, B

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。

    7 O9 }* h) V: w1 b% {

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。

  J: D7 p; Q7 E1 o/ A
一、HTTP网页服务器4 I2 l. \. Q8 h6 S% Y. R- i) e

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)( \" q, I; V( H
  2. {
    # |7 T3 B' K& @" c! _  i
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    $ w6 D( D0 w4 V/ s: z8 F+ @
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    " D# U# L; @1 m  p8 \* K1 k' g
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ; K9 J# p" u; V
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    % V* p$ ?! |+ R$ T+ u) W/ `
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      U: ?! V  A0 |! P3 t& p& K5 H8 w
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);, a7 l0 q8 }) U- O/ v8 |
  9.     int ret;
    * j: O- I/ w" r2 a; z: a
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)# \) o3 }. h2 w5 N2 ~; D
  11.         {
    9 ~) a9 Q) V" I* }6 W3 Z1 W
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);4 P! |$ x  _) ?* k
  13.             return -1;+ A  U9 t* v) @6 h8 A! I
  14.         }
    ) q: _+ p/ v# ]8 \, `0 w# i! S9 R
  15.     int on = 1;
    7 ?! l* F  t, V7 c
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 M) n* \" {' d, Z4 X
  17.     {3 s+ O3 V& w3 A# f
  18.         printf("setsockopt error\n");% j9 W- V: ?) r0 Q0 d, [# P
  19.     }1 @4 L2 I/ w- @0 ]. B# I# C
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 U: l* v9 a& _! ~% X2 u" m
  21.     if(ret == -1)! Z8 U/ ~$ Y+ e+ v
  22.     {: [+ W8 j* T/ C# s/ _; Q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( C( F) y) c. {. u! B& S
  24.             return -1;
    $ x( a6 R" T+ t
  25.     }1 r* {4 T- e) c
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( j1 c% _" _3 z# w. i2 C9 q
  27.     {
    8 ^1 R- n; p# C+ H' l/ F
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ! F! `1 a* Y6 Q# R: v' R7 \
  29.             return -1;
    7 Y8 U% [" i. C
  30.     }, ]- A- q. ?" `- {" [
  31.     return 0;- n& R* d4 U, q2 D5 r6 x8 d' O
  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);
    % J' b/ W2 @1 V: m% R$ E
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)0 M% Q9 f! B, Z& r, V
  3. {) B( y* X3 Z& Z5 _; v
  4. 。。。) j8 w8 p" g, t- M; f' f' L' y% O
  5. while(1)
    4 b7 K9 \# K' D+ q2 H. K8 r
  6. {# n" p$ ?( p2 I0 Q9 G8 l
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    1 t1 K% g8 r% S0 ~- k
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    $ m" `3 o6 o$ w
  9.     。。。* X  q$ D; V7 R( i! z% A
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);  Y3 U( t- f! l9 f
  11. }
    4 Q3 `. o+ f6 `/ J  V$ k& s, j
  12. 。。。
    * W2 Y  b( z* A5 |* K7 ?* I0 z) Z
  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);: |3 r# _- v$ W/ x
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;9 W' G0 K) S. _! @9 {
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    5 |( O$ E0 E3 [  s
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; g: L2 s+ h( q; x2 s" f( c/ l
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);. ~* z$ W1 X4 P: E$ L
  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;
    ( }8 Z( E7 x: Y* c/ @7 j
  2. pthread_cond_t pct;
    # j8 _9 R. T: m) l% \+ R
  3. int main(int argc, char* argv[]), l* c4 ]( }+ r  `# U
  4. {, `5 K) t1 v4 B# Z- Y( I; L
  5. ...
    7 e  b* ]) V2 S2 A, s% c  r
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 h1 w. }' @4 X: ]4 w* f
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);" \; l$ O- ^, e+ A6 I9 ?; b! K5 ]) ]
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);, \' P$ ^& I' P% K
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);$ e4 f  m# ]# z: O) ]( k+ P
  10. ...
    * g5 F" C; e' ]7 o3 f2 l9 d: e1 ~5 c# T
  11.     while(1)
    / x4 D9 S% l3 w) `) K
  12.     {+ |4 H7 W! m9 o# Q
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 ~9 z4 a; z$ [# j+ P
  14. .../ T$ N. H# l9 r7 b. O7 [
  15.     }
    & T0 t: o& o9 s* _, f
  16. ...
    + P8 r& O: j# q7 L6 O# }" @$ H
  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;">
    . l' T' L3 e2 L; s
  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" \- y/ I7 o4 m6 L4 T8 O  Z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    . x8 t$ B  N# F$ s
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    , T1 n% V0 Y8 E  W$ F$ T( O
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \7 W1 s# }0 N) F( L0 H, |
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    1 Y) m; T0 u( z: x9 C/ t
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    6 B; u0 U1 f1 A
  7.     printf("preparing header\n");- i# j/ c, z. l" ?
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \8 ~8 f  R$ U( v1 ]2 {
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \& E2 Q. ~: L  {
  10.             STD_HEADER \% c( `5 r3 c8 ]2 L
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % o% E+ h7 ?& g7 b" g6 M
  12.             "\r\n" \
    2 a" c, z  ~% U& @/ w: l/ W+ |
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");8 C( o" U) b* J
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 z0 r& V7 p1 E* i3 \2 }7 _
  15.     {- h8 @6 ?" B" ?4 \3 v9 Q  b
  16.         free(frame);8 V2 I5 m0 n7 `% c$ ~9 S
  17.         return;) m( m& v* u6 D  w- q
  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" \$ b8 J8 u! U2 U0 d
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \: M9 ]0 H. Z& F/ }# n
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \1 h6 ?6 R: Z3 d$ {4 {3 I* Y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    " S7 @) K2 G. H3 Y7 V! d9 s
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    4 Z- Y& A; F4 d/ A8 j5 \
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- [% ~4 [/ C5 H' k" E( z
  7.             break;
    $ A( r) O1 H& ^& }: C2 j
  8.         printf("sending frame\n");# Y: h3 X) Y+ O& p2 l3 l; n
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 M7 h1 o5 E5 L
  10.             break;
    " l% W: d- h# C. k
  11.         printf("sending boundary\n");
    " ?% t! T! O' G% M
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");& {+ `& a, O0 U, F; v: J1 }! {& Z# v
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( S, E) O9 S& D, U) \  V
  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。

( P' f7 n- s7 G, {& r2 j& |" @


: M$ v% |+ K- ^$ J二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:! Z$ Y& F9 c+ b- d0 ~2 ~
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ; D! ~7 ?9 K9 q$ V, Q
  2. {
    9 R: ~# V# L5 r3 y: h) o; ?
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    / d9 i& Z' H4 [" _8 |4 {
  4.     if(*socket_found == (~0))
    $ t( A# ?, Y( p9 d: S: d# ~0 i/ R1 u6 ^
  5.     {$ M$ ^% J2 ?( T- v9 E9 L, ?: ^; k
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");" \' t6 [# M5 i: L6 C
  7.         return -1;3 k' z* C  m/ o: e6 l3 e
  8.     }
    3 I" W( Y6 c+ p3 t$ a
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ; G% I5 Y% }3 Y: Z& q. g- d
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ! I! L6 O) [1 Z; ^  z. K$ f
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 B. M  o/ L6 y0 C" @* H' f5 ~; o
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 m. j) U  R1 U. s# e
  13.     return 0;; p$ y. M) y8 ]7 b3 E) y& _& F
  14. }
复制代码
/ ^7 W' N! z" s

. ]. `% E5 b" j1 L# m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:
' t1 O. {. P, V- s! D+ p7 L
3 M, |3 ?7 K1 b1 y
3 Z. E3 `( j" M* ?/ q. h& g' X
  1. while(fend > 0)( _0 {+ h4 `( d! u3 F/ H& A
  2. {
    8 Q! H" q/ ?* o3 A! v! p' a
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    3 T1 \, y3 s& l5 @
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);7 O- W% v+ M$ E8 b
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    $ v. f: ?- |+ q+ Q; K
  6. {
    + D& n% U% U& z: u$ ^
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    5 @( y  u$ o2 }, H
  8. picture.fin = 0;" a- ^6 ?+ r' D( l1 v8 R
  9. }" i1 {& m8 y4 n# F- c* F1 b
  10. else( x3 q0 X1 H$ B/ m2 n
  11. {  ?( D1 b% q& u: f
  12. picture.length = fend;
    # ]% R7 [8 r8 T. Y( R% ^& \! I
  13. picture.fin = 1;4 D* f& P( q8 p/ x: z: j3 L- B$ ^; h
  14. }1 f, j0 J- h5 I( [" D" i: {
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);! O8 s0 w. B! K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);6 {: e4 G( I8 {
  17. if(sendbytes == -1): X' d7 a. K" a- A$ t  v4 j# g
  18. {' S4 s; T. z: @/ A4 ]
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");" m9 b" h2 b; O7 Q# Y: n; d
  20. return -1;
    % ?3 u" y  K2 r. G8 q6 W
  21. }
    : }: r( y& n8 T
  22. else
    ( T1 ^$ I8 G7 g
  23. {
    2 @8 C3 z# c3 J' S- J
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( c$ U" g0 Q% }; `8 e: P
  25. }
    : R! h5 @+ k3 ~* d
  26. }
复制代码
6 j9 R" a5 e8 m% C2 ]; S
8 h7 [5 ]& W. g

+ s9 Y7 t! h6 f, w* O& u
$ |; i5 @4 `& M- k4 l  ?
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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