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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 9 o: _/ ^! H0 D6 H& b
) y* t  u9 G- t3 h

) b& P# P0 P+ {+ O- G* 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# [. @- i) w. d3 e
2 L5 j6 q, J9 B1 O7 o2 H9 l5 d

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。

! Q* T/ ^* f  x! {; K, u% L


3 n, S1 @; ]+ S9 w

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。

    ( |: t- x0 K7 o2 f

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+ p) Q5 j5 p. h8 p
一、HTTP网页服务器. S, o, i. \; Q3 j# B

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)
    4 w6 m7 x* H7 @3 Q4 a4 }# h; K
  2. {" d/ i; C& e4 X5 {3 {% U( z
  3.     struct sockaddr_in servaddr;& V8 Z2 z! `- S' a! N
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);# _! b$ v$ s9 i8 _- m% A  K0 b7 N
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    * T" b7 U# E4 X0 w. T* ^
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # u- f' p5 U" t; S- ^
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # h5 X0 t8 H; }1 L1 Q1 D; K
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    , C+ |* q$ m# P; v
  9.     int ret;: I0 O( }$ V2 ~( a' b. r8 `$ O8 \
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)+ y( _5 N# m. |4 ?
  11.         {
    + A" a0 N& [+ @9 g1 q+ ~  Y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);9 C" q$ E; M5 L2 T; [! D
  13.             return -1;
    6 n% C( y6 N3 O5 d5 d+ p7 |
  14.         }1 `2 G' ?- O# n2 d" q
  15.     int on = 1;& u( X" D) b# j' a/ I' H
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)! v' c, P# {+ g8 |' t: r
  17.     {
    ' r9 c% p% A( A5 h
  18.         printf("setsockopt error\n");
    # ^+ ^/ S# c7 B2 w4 R; E9 m
  19.     }
    , J( C: P2 o9 y3 g. \( m
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);% ^' t1 t+ s. `) K4 J, ^
  21.     if(ret == -1)% f! Y% R' k# w! l+ M
  22.     {
    ) Z' g0 F& n; U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 Z, j2 S* t3 |
  24.             return -1;
    : P, I8 C& H8 j' {$ g% \
  25.     }0 S* j5 f$ |* [" O; q
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)% r/ ~* W/ l( ?' T; H
  27.     {
      L# |! g& p, u
  28.             printf("Listen failed!\n");. A# Q( f! R1 I
  29.             return -1;
    7 k" [2 Q* H  _9 [
  30.     }/ V) ~; k4 L! L' w* z
  31.     return 0;" E/ ^% X* |1 ?' D5 X
  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);3 L7 P  c8 @6 f. G% g6 e5 y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)6 S: o* v+ f9 l
  3. {
    # n# ?8 `$ S8 j; T( I$ ^! F
  4. 。。。( Y& @/ i' J$ L/ m' X! m
  5. while(1)  H- L9 d( O9 n
  6. {# X0 t1 ?4 j  Q" g6 x2 r9 ~; u% A
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);% R2 U9 S' a6 n/ l, S7 l: c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ( \( o5 z. A; |0 _( b
  9.     。。。
    2 Q5 R  a$ @( x" ?6 W0 S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 h; s0 Q  j$ l
  11. }& M3 T5 }# A! G. H  m, s
  12. 。。。  t) P9 ^/ o% M1 y
  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);! C1 _, i  C3 L) @$ S9 }
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 C+ p, I0 ~8 T
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;4 I& N# ~5 b5 h; [6 d, t
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;6 p6 v, O+ b0 p
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);3 J& E0 ^( e9 S5 V( K  v3 H4 s3 m
  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;5 S2 K* H- `! ~6 A
  2. pthread_cond_t pct;) N& _# O' R) f. y
  3. int main(int argc, char* argv[])* S9 A# S8 ]# d9 g" i/ @, ^
  4. {
    ; b) |7 M0 {- J' d( U( N
  5. ...6 k4 a* z7 I( G2 ^" }. ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    & r2 x  V6 @7 N1 @) T* ]3 O
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    * r4 W2 W; y# s
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);, }5 s) D. C# {1 T8 B
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);, h9 I: n, g$ \
  10. ...
    ) K0 K; b0 x/ O0 D
  11.     while(1)
    7 c/ {( k! m: s, d' d
  12.     {" z5 I7 t7 g; \
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( q: G$ \9 x1 _7 H6 m; \+ G' `
  14. ...
    6 L3 k  X" N# l; w( k
  15.     }
    ! a1 s4 |7 h1 m5 A" S/ w; y
  16. ...
    . |: n+ F0 o8 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;">
    7 u5 s0 M. s. M8 }( `
  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" \( U( D- K8 T9 W. h; d* g
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \. @: H7 ?4 \- v2 V7 J5 |* u7 W+ ?
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
      R/ K& U& C1 g+ }! L% b
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    6 c6 i0 d( t' t) I. V
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    - G4 b+ R- `7 ^+ ^  T7 t
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"9 c* X% {8 l8 X5 X) `3 [
  7.     printf("preparing header\n");) }. _1 j3 w; l$ l/ _$ F5 ^
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# v# C/ N+ z6 G2 ?! x
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    6 O# i* p) u5 o7 U
  10.             STD_HEADER \
    & ]3 b8 {" R1 [; o) V, Y  S1 S
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 H; j; {2 B: z! p
  12.             "\r\n" \
    ( v" K7 v. E0 H' d
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");" j* f% j5 w. G; ?
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 P6 `6 q% X; Q2 P
  15.     {
    ; ?! ]/ u  ^6 E( |' @: c- V
  16.         free(frame);6 B# U9 b) D1 _& B& J
  17.         return;# r6 [) H0 P2 f
  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" \
    9 `2 I" ?& f0 |
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \7 [% J) L8 t3 q
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \3 Q: o! h7 x% u& S6 t. p
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    5 f2 q1 K% B+ w, w0 E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 v+ O$ B/ `8 h# F% g6 a
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' J0 o# i. Z6 w0 {1 e& j! V' ^3 I5 u: O
  7.             break;
    , D$ E7 ^2 W# C$ ~8 g/ ?4 y
  8.         printf("sending frame\n");
    ; r1 Q3 P2 e- q' \4 O5 ?; y+ k
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    2 r! J1 V, @! O4 n" V- V0 k' h' n) d
  10.             break;
    . N% p3 d. r8 g! [0 F$ C7 |! s
  11.         printf("sending boundary\n");
    , W( p6 T4 F& E! K9 V- `3 W- g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");' k5 H9 h1 z4 I: {- ~
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% D. m+ }* o. _- m' o. u9 `
  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。

5 r: f8 k" ]5 r+ R


. T+ w, r! Z4 W$ ?& m4 ~二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:  }/ d8 n# K, s5 ~1 R5 t
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)1 a8 A/ J+ O, U2 p/ G) i( M
  2. {
    / l1 }9 i' e& A& l  r
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    0 z  E- Q! E$ p0 g! O( E( |
  4.     if(*socket_found == (~0))
    7 R8 V" p% T$ y
  5.     {
    / s7 i. ~: k7 j! R  a4 O  K
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");+ b% D' f" d2 }+ c, h, n$ X! g2 R+ }
  7.         return -1;+ U+ y- c$ ?8 f# Z
  8.     }# d7 r" \/ k- t' A+ g. [
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    & |2 W' E+ j7 n
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 J% d* ]0 T; n5 s
  11.     addr->sin_port = htons(port);% p( z8 J. y3 l6 V% L4 [4 Q
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);" u0 o2 |9 G5 r
  13.     return 0;  s" f* {. ?1 a$ v+ P: _$ W' w
  14. }
复制代码

2 ]9 W4 t; A( {/ t! t# M  q8 r/ M3 n; r% k
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 g* G+ d9 ?& w
8 d' `2 @0 k. `* u4 w; q
2 d  t/ x  c" f# B" A- W
  1. while(fend > 0)
    ( r) U& Y- \5 @. K9 N- E  m' |9 p! j( r
  2. {, e0 N7 _& P- ?6 T# m* [
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    5 u3 j: h" V* V( a" d" Q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);- ~/ v8 J2 ~0 W3 J$ Z( i
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    : G8 m3 J! O5 U& S6 S: u
  6. {# s2 H( Q* ]4 K# M
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    0 Z- y* o, h7 O  _  v
  8. picture.fin = 0;
    - w- I* c/ \1 g& V! q& I* R1 N
  9. }4 e0 k3 N! |4 Y9 g" Q6 ?4 F
  10. else7 i% C& g& F- j, N1 S( D
  11. {0 w+ C$ e# h) @  w* }1 i8 q
  12. picture.length = fend;
    $ l6 _% n/ K6 F: T5 J& O' g! k$ N
  13. picture.fin = 1;
    % r1 N( U! O8 y1 T$ q: f8 o, f
  14. }
    5 ]9 D3 [$ `' B( M# U' M
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + \6 l2 o. t9 U3 d9 ?; D( t
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);& h" W$ E3 @( G0 B
  17. if(sendbytes == -1)- \6 u' C7 J, I9 v( E
  18. {9 `* u3 |' H7 ?# F- x8 Y( g
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( w0 ~! a7 I2 f# Q
  20. return -1;2 o- D( n+ Z, q% D- w
  21. }7 _' ]7 ?0 ^8 {( F, Q7 d
  22. else
    : q' n' y. P8 C+ w- Z  w5 O5 A
  23. {
    7 \) v& D2 j% w" i* D5 X: {% _
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 w; V! q" A6 [/ h
  25. }# h! j+ u. t' }: s3 ?
  26. }
复制代码

" W* F8 v  I# v; u) M
; l  Q/ g# n( |' f1 s; V* X+ N


* \5 c0 l/ E/ G( {0 Q# s& `4 J9 r. P  ], u; ^9 F
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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