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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
! ?/ i+ g! Y8 e2 h8 ]% {0 q6 @- L5 L2 H( K( k' ]


/ w- G6 |! U0 M) D! z5 C4 X2 b

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
6 [8 f0 E3 C9 e! @" g6 G7 A
% ~; P7 E, p/ J/ e6 e& w- y

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。

* c$ [$ e" K/ C1 P. T+ w


. S$ q0 e0 b  L) ~/ }8 g2 n

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。


    : V+ v. S4 K2 F1 \

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。

: U9 @2 X+ I# D- r
一、HTTP网页服务器
+ X' `% ?8 S( h9 o) b3 z9 u

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)" W2 g- G  o6 n0 h+ h0 k7 I7 N+ m
  2. {
    * w0 \8 M7 p4 ^& C
  3.     struct sockaddr_in servaddr;; O  l. A/ V1 T1 i. Y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);0 @" F- A5 d# z* G! d
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ }$ |0 h0 I, e& J# T+ d4 f
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    / z( `: }# I  Y$ c
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);1 N" \. b0 m7 g" @6 q* f
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    + a9 Y$ O4 E2 M+ t% S
  9.     int ret;
    * c) y2 B7 n7 w% C" M2 a9 z  t: h2 O6 `
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 b2 d4 W  `; u' Y( M2 v
  11.         {5 ^( p8 b* I9 B7 Z, b* N/ ~4 {
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);5 f. N& _3 p7 |1 K/ C: ~
  13.             return -1;
    2 F7 w. l1 M/ o
  14.         }8 l8 d4 o' |; r) ]0 y/ I, c
  15.     int on = 1;
      S' Q4 \& \: `+ `7 W0 ]+ I3 ?  d
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)/ @; ^! J' \* p. B& k
  17.     {4 ?/ A' H& |4 Q7 D8 t
  18.         printf("setsockopt error\n");
    7 G+ Q" C4 e1 L- q; [7 w
  19.     }
    - T! l  ]+ B" {
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);( ]8 h' H: L# p3 M
  21.     if(ret == -1)
    9 F1 ?( g* t  f0 c% y6 |
  22.     {1 ^. S( Q# |& c
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");; J4 P" P* o  r
  24.             return -1;
    / F1 @9 ?. R# S4 a1 @% a7 @: V
  25.     }& R7 h1 n" t2 y( p, o$ q9 W
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)7 ]- ^/ @6 y" b7 a$ A1 @2 Z; _
  27.     {
    9 q% W( ^& U, B$ S! p- U) _: e  [
  28.             printf("Listen failed!\n");  p% U" f8 i* ~" I+ I+ m/ b" Q
  29.             return -1;
    8 Q/ |" G( Y: h
  30.     }
    7 q% n: ^. J$ c1 ?. F3 }
  31.     return 0;
    7 _2 Q* W  Q9 f; J& o! C
  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);
    / ]5 W  ?7 F1 T* u& n' p$ c/ m
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)& n+ {5 ^) t3 G
  3. {
    ) ]+ O1 h. A  Q' u6 `9 F
  4. 。。。
    0 ]/ O  k5 M; L6 U: X
  5. while(1)
    % b' s2 T, ^/ J; B# V& O
  6. {6 v, ]7 u- [- |: y' \7 L5 J
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    1 A: x( R6 R& ?( a8 S( D- o
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");! v5 t; K' Q2 g( B- V! K
  9.     。。。% j" g8 m* u7 v& W" _* e
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);% H9 S7 `$ C% n# Z; e( Y8 v3 I
  11. }
    % K& ?# `- K3 |
  12. 。。。8 V! k, B5 p7 H9 P
  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);4 Y4 X' ~1 q, Q; n9 U7 e
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 m( w# W8 X% ~* U' K; V6 K% c
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    7 {9 H, I- P, w4 X" r! X% O
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    : m' ^5 G8 g" C! U
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ) K. B6 V2 D0 V7 Y! I
  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;
    . |# s- e: t% s) u, s
  2. pthread_cond_t pct;, j3 R; N5 k- J0 C
  3. int main(int argc, char* argv[])
    : h6 z6 v) |: ?" _+ v/ k+ x
  4. {
    2 O; {' B" |- B. d% q
  5. ...
    + E+ X. f8 i7 @  M
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);0 M5 f; N, g4 _  D5 v5 r
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);3 Q8 j# W- Y, _
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    4 V, B, }$ w; a- z
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    % c: w; M2 Z8 V  D
  10. ...7 }0 D- H/ h( `* J
  11.     while(1)
    . j0 N+ f2 ?- \6 ]- A
  12.     {, d% f* \9 Y9 d( ]  n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) X; p+ s8 s$ A6 u# F
  14. ...
    ! |" A, i% T% k* d7 ^' ?* o/ X, G
  15.     }7 ^& E! `8 L1 S0 S  Z+ }" t: T
  16. ...5 z$ ]* s1 ^4 E9 ^2 X4 Q$ I
  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 q1 G; \" h$ O% E# n4 ?% |
  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" \% o# K6 }0 ]2 Z9 [( H0 \& F& H( j" W
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    : Q, f$ Y$ X- _  r, z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ( f' A- k, C" [7 w# A! r
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \$ x; j4 {! Z5 t
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"1 x* g% R. A5 S) }3 [: O
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    : g3 G$ D' e% l# ?& a
  7.     printf("preparing header\n");$ q/ k7 \! U, T, f. a  ^5 z# m
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    8 O$ T$ l2 k$ z& l3 t$ t
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ' I1 e6 ?5 @4 N' g; S
  10.             STD_HEADER \
    0 z; _2 r5 y' l( P  A* ^, L; |4 g
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \* D9 N3 \( S, x  [0 \
  12.             "\r\n" \
    ) T& i/ T( ?0 @& [
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 m5 P+ t0 {$ s* J! @$ Y# l
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 x5 f4 ?6 D1 o8 k; d/ o" y
  15.     {# j5 H9 K6 E/ P& @+ L" Z
  16.         free(frame);4 |+ Z, N3 t# Z5 Y( A) K8 P* K
  17.         return;
    ; a) |3 T9 B" w. 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" \
    . L) r: y% \; V3 c0 u3 J
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    0 e; _9 W4 W$ c5 W6 a* r
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \3 y; J1 L- w& @8 ?/ F: k# G; w
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);5 v; k! E; F7 m- ~, }
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    . i( b7 @# x* |& y/ l3 z4 o
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 F7 w. J& l4 Z: L" T0 H. o" u# p
  7.             break;
    9 D  q9 ]& q- @7 {) i2 N4 l
  8.         printf("sending frame\n");
    # }$ p9 j5 x3 [; W
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 |( i: ~$ Q& o1 Y( z8 q9 H5 K! N
  10.             break;
    / i2 I8 I, l. r' c5 z! q
  11.         printf("sending boundary\n");
    ( F/ Q' }% Q1 }+ }
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");6 K8 @" C/ v$ }1 b
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 E( f1 {' e. x: ^7 _) y$ |1 s$ ~0 \
  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。

, o* p; e8 O! {. X; e

5 {5 l7 U$ j) q: }3 A/ c$ t
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
/ B* j, k& X. S2 p6 B2 x9 y/ D
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)" l( ~' |' M* J* g, C2 V; s
  2. {
    5 a# w$ C0 V9 }# I: X( l
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    & I+ `. K/ Y$ D8 v, }, F
  4.     if(*socket_found == (~0))# Y4 p3 h  {( q$ t
  5.     {; h8 J: l( O' D% n1 H
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");; s4 Y" |% U7 @0 n- i
  7.         return -1;! _) c: [0 X( g$ B0 t3 X2 x
  8.     }
    & y$ z; x. W( `) D: n7 j9 P* {
  9.     addr->sin_family = AF_INET;) v8 b) n! J$ O9 [. y
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      }0 s3 q" A  b/ z% c% u8 V
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 Q( m6 Y' P# ?0 K- Q% Y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 ~, d( D1 n8 H% j5 O4 x
  13.     return 0;3 x: L6 V% D3 B
  14. }
复制代码

0 G1 ~4 N( g8 J& V' t2 @( J
1 @7 C* x2 g: r: \  @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:
! J+ Y8 k1 T. F) N6 j
- `; G+ f5 z9 [# m8 m  `; l& Q/ I& }
  1. while(fend > 0)/ Z7 v& z( I3 ~9 e/ y3 q
  2. {
    7 x1 M$ h! {  N  F
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    . Z$ Z1 o6 U6 I  G* w2 M
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    - g- m; g: U  \. |7 l1 T
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN), O* W# u/ [2 U. V# u! M
  6. {
    5 T5 L% S8 N6 ?( S
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;, l+ o/ Z+ e6 v  E- h
  8. picture.fin = 0;9 Q3 u% S0 H/ X
  9. }  M: A* Z+ y* G( g
  10. else, a# _" s& ]% i# g
  11. {3 }5 [1 |$ ?/ x8 V- B% o9 K( x
  12. picture.length = fend;; H& a$ F0 E* ~2 \. m4 I( K" e
  13. picture.fin = 1;% ?8 n" c) Y5 Z+ u  h, M# _5 n
  14. }/ u! k6 ~$ j% T  Y* ]# |
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- [/ _" C5 @8 ?2 {
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);+ ~, e$ `' |! r# u  ~4 r
  17. if(sendbytes == -1)
    1 C5 p. `1 C. H# \! b4 B, f
  18. {
    1 D  |& h0 [- Y
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ q2 }. J* K, u1 i; B
  20. return -1;
    ( l; j) q" @( W0 U7 N! G1 V# k0 f
  21. }4 h. ^3 z2 v2 ^: N! j- o+ d
  22. else
    ( N5 b0 ^. C# H
  23. {8 Y/ O' A2 K7 a; I
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;: y" c+ U, |/ p; m
  25. }
    . [2 U+ V4 S/ \1 r, z% }
  26. }
复制代码
( N) M* [2 l, n; m

8 D% ]" Y; @, n4 ]! {

% D6 p6 S- O0 U5 z( P$ R
' \, X  k, {1 a" c+ h2 [
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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