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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   n* b9 }3 |2 B* U$ S. Z# ~, x! O

$ _5 U* Q' I' U, J$ ?% V


$ x. D3 R, W. E& H

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( _3 r8 R0 G# a4 D+ N

. @) E6 z: C9 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。


3 K, z8 x. Z- z5 O2 C( u


6 D6 C3 x$ [3 Y! u! a

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。

    5 |) p$ J+ \7 D! d3 l' f3 A

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。


- E- A; I9 x( d6 E* Y" x7 j一、HTTP网页服务器, a) v. Z) e2 Y  X8 Y" T4 @

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)6 c& t4 J. ~* w) j) c9 D" ~! q2 R
  2. {
    ; Q4 Z2 O7 ^) l' y$ ?
  3.     struct sockaddr_in servaddr;( G  Z0 a% e8 J7 w
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + M( a- x+ z; g/ o) W$ o- X
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    * K- T+ U& ], s0 u3 u8 }1 S
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;3 Y7 t4 l2 K0 m
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# ]; X& K! q, \: O
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    . G. p/ ^6 ]0 T6 }; _
  9.     int ret;
    9 {! @# C- a# M6 {2 V- U& j
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)* y, W- |1 g2 _; P2 h7 y
  11.         {6 i+ _) h/ C5 {. y  Q
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);8 W- m% A6 S2 V) {: Q
  13.             return -1;. z$ s- v8 _' d. J, {5 T
  14.         }
    7 p$ i5 f5 b: Z; G, F: z3 R: D
  15.     int on = 1;4 a" r1 `2 }/ T
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) ?% p/ e4 U) u% X4 q) Z, Q
  17.     {3 t! G. W9 D3 t+ K
  18.         printf("setsockopt error\n");4 \7 I9 X* v9 _1 U" [6 I
  19.     }
    6 I' y; h# s9 |$ H6 b/ H
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);7 b# f) u' W; b- Z" v
  21.     if(ret == -1)/ P6 v+ M" S; {8 j4 d) _3 a/ c
  22.     {9 z& L. `- e- d! z
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");$ _/ R8 [  B2 O' @9 _8 |
  24.             return -1;9 F5 P7 o) p$ a( L3 K% {( d9 I
  25.     }
    ) C* W% I+ ?8 o4 l* R( @* @: R2 e
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & E, Z  M  \! w6 s) E$ q
  27.     {- Z4 f1 O2 z3 ]& m& O* m
  28.             printf("Listen failed!\n");* d" l3 [, A( J3 j4 L+ Y
  29.             return -1;
    ; \* z& a+ Q$ O) _7 {# R
  30.     }/ K# T9 i" s4 r* ^
  31.     return 0;3 z5 v; ~; Y8 t5 E% ]
  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);# y+ b. j& p; U5 J' i
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)2 d8 [* ^3 {1 x# L' n2 R
  3. {1 X' P2 Q9 n: c% U. C
  4. 。。。
    ; O* R; C2 M  ^9 W
  5. while(1)3 V) o' V. Z8 Z& \+ V7 D
  6. {
    - `1 a. ]2 a( D$ m( @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    . h; h& N" f) n! }; j3 @$ f
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");/ ^1 N9 E; E, e) O" A3 q
  9.     。。。8 v, i4 C# a. x8 d. t
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 d0 |% r$ j6 i5 F3 j
  11. }
    ! i( b  H0 B! A: b/ Y6 Q6 I
  12. 。。。7 D5 Q& \5 L& B
  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 t0 u4 G9 f" E/ c
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;/ W7 a5 }) D' }( r1 N; \- z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    & Z6 q0 D; u3 Q% A0 ?! I* M
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    - A0 t' ?2 V3 G3 P, E
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ' Y- J* B  L, w# k
  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 F# b! \( U! g9 t5 D
  2. pthread_cond_t pct;' g8 S" b* H: ~$ t" A' V5 E
  3. int main(int argc, char* argv[])
    - x0 O2 K/ ]1 w* ~! w6 z. Y
  4. {
    $ h3 R) @5 Q% f1 D% |' T
  5. ...
    - k5 o$ r& ^! o+ B
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . K% `) X1 q$ [
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);7 n- e; Z  [$ v. ~; {6 `
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    3 E  Z1 v3 _; H9 @# k0 ]
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);8 S4 \& `- Z5 B. k
  10. ...
    7 s3 Y7 \  x, R/ m
  11.     while(1)
    4 g# n# m! A: ?" O" P( ?+ s5 \
  12.     {
    / t: L% z4 [2 e) `5 A6 I+ g* c
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % c5 k  ^/ ^1 N
  14. ...% X, [) P. r/ d2 m
  15.     }
    $ q# C4 L- Z) O, {! z' s
  16. ...( e' {: Y! C+ }* C0 j0 E
  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;">4 u4 B) G8 S  u$ R: K9 G
  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" \/ r8 ~# ]' g& ]! K. }1 F
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \& Q( w2 K+ |7 O3 b+ b. m" j
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: y0 S8 _2 A5 Q+ G' ?; b" ~! s- V
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ) F0 X7 S3 p0 j, m" M6 G, h
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    $ g, \. J! ^$ x* m9 i0 R# D
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    0 o3 @- x" f; M8 J: ]/ v* g& \" O  O
  7.     printf("preparing header\n");
    6 ^3 |$ b8 I$ a$ @1 z/ ?
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \0 X' @$ N" h, `- m( j+ K& _, F# e' ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \4 O7 q0 m/ m8 R; a4 j
  10.             STD_HEADER \: X. G' t7 }: @$ ^
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . @2 L& t7 Q/ U' w  r; ?
  12.             "\r\n" \
    ; r" g/ W( B4 N* o4 Y/ {5 O5 l# u
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; `; z6 J5 r% D; P  Q  ?
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 ^! }, c$ ]0 I" P+ @! C
  15.     {
    6 Q0 F, r- t1 ]/ I
  16.         free(frame);
    . W  g( @" n9 h1 o' k/ Y( q
  17.         return;
    3 \- I8 j7 V# P: j$ L% X, W, P
  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" \
    % r% d7 }1 i# `4 {' M
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \1 {' J% U4 P/ O2 F. {8 _; E
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \* ?5 B% u' p7 ~6 ]' Z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ( S: _+ |- z; r
  5.         printf("sending intemdiate header\n");" m6 j! B! h: h& x# ]- a
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + }+ T9 J' _1 {8 U- f1 o3 J, X
  7.             break;6 m3 i8 E$ ?" v
  8.         printf("sending frame\n");
    & Y2 `/ E/ b! q% L# C- H2 Q1 ^5 T
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    , }$ a/ z& A$ x; f1 V
  10.             break;
    7 _3 u3 N9 U* n
  11.         printf("sending boundary\n");+ d2 x& G% q  t5 _
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . f: A8 J; D$ K9 V& a- v
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 f$ K8 ^3 Y3 T! ?
  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 p5 Q) A) a0 y9 Y7 L


5 G, ^9 k5 j2 i, l9 |二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:9 m; {3 @3 R3 G9 a. v( g
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): c2 d% Y: i  v2 b; z" O. N
  2. {
    7 J/ g5 i" e% p* c- W* K
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    / p* L$ V7 A# @  T8 G
  4.     if(*socket_found == (~0))
    * u% j6 b3 k& [( {! s5 W
  5.     {, H% ]2 A' e; W: {& T; [
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");+ y: K2 u7 t1 G& Z6 M7 k3 ~
  7.         return -1;- `! @2 i9 _1 P* u3 _( G0 i
  8.     }' K4 I1 e5 P; J! j
  9.     addr->sin_family = AF_INET;- Q1 ]: v& P) R# N8 `+ R
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' c9 q; ]0 i" g( H" e5 z( [, S/ ?  l
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 `$ W7 ^' A4 w+ e8 t: A% h
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! n. J$ [7 T" Q; ]! l
  13.     return 0;
    , M, o+ h& k1 ^. J7 v
  14. }
复制代码

. L8 y! z9 z1 K& w. C# S$ r
. O/ v0 T! ?* n4 O$ |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:
$ I2 F; `& {' f$ {6 k2 T7 x1 ~6 I$ h: q2 T; b  Z, W, _5 i- X

% [: ^8 ?: R1 N2 @/ [
  1. while(fend > 0)
    ) c1 }) K" O- [/ h* y4 @  i
  2. {
    * I4 G! C5 [5 M9 \5 z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));. e$ s* i/ R" O8 j
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    : i! Z- b  T! w, }% F
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)$ o' U4 I3 o) d; A% S
  6. {$ L2 D6 C) b4 ~  e& R, W' o
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;4 I( f) X1 M+ c2 R% N/ K
  8. picture.fin = 0;( d" l/ h; C9 Y1 E) M4 m/ I
  9. }0 G- |9 {( l* _. m0 g- x, ]
  10. else
    & P6 J+ Y: ^3 `/ L# o. n4 ~
  11. {( b8 m' s* E& D3 X6 B  D. J
  12. picture.length = fend;
    / s6 v7 x" V6 A
  13. picture.fin = 1;
    - S" Q# o3 V2 w9 @6 I: `3 E
  14. }7 D, p& Q7 f5 x: \% t1 p; y% O
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- i- ?- X0 Q; W6 E. l6 W
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);9 k( P$ G) e' I) f- \2 @8 o  K0 y) q
  17. if(sendbytes == -1)
    ( J1 A. j; Y& d& _
  18. {4 K* T2 D: C' ^, _
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 d  v+ k" @7 d& [) e+ K' k
  20. return -1;
    , J0 a: U4 I1 _1 I. o
  21. }; }1 N) n& f- ~: l2 g1 m
  22. else
    $ C0 O1 k! a) z$ _9 _
  23. {
    9 d( w) j7 T0 F" N7 O
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;8 [8 D6 J" L" j1 r8 s1 }3 O
  25. }
    9 m6 H/ E+ R& ^- r% O& x
  26. }
复制代码
* h; G- {3 L2 y+ @0 u

3 s- _1 u- G; N* d/ p

9 ~' ~% A6 M: P  l+ b5 k# [

* H. M0 T" y$ r$ piMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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