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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
- @5 P2 U0 F5 U& g, D$ k: M' O" E, d  k4 \3 U1 D

& u8 w' X3 k: r4 s. ]" n! D" `% F' M

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
2 x, H: }  O2 {0 p8 k7 X* G' I8 J/ i8 e% a0 [

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。

% p2 v+ Q3 J5 H/ \


1 I* V" u! Q- H1 n3 Z+ ]# w4 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。


    $ |" P7 N! P7 S0 j

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。


! R  e$ H6 ~9 k. }3 X一、HTTP网页服务器$ u: X2 }+ ~( m" A( v! v

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)5 R3 {! S' J6 w$ _
  2. {
    5 c& Q4 V- s( \: y! D
  3.     struct sockaddr_in servaddr;8 v6 n: x, v8 @1 I1 O6 h
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);( Y7 K1 L5 F! a& x( z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 O: C/ \) g! Y! p) m: l  \1 x. ]
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # Y' q; v" p% f
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);1 Y* ]* ~: M3 T2 x2 ^6 @
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    9 l, n. o/ u1 A
  9.     int ret;
    0 S, F* k6 L1 Z/ n2 ^& m
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)) ^7 l0 D, W! ]1 K, N
  11.         {
    . k' |0 J1 |1 w% \2 `- n
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);8 G+ {" H% Y) Q
  13.             return -1;
    ( W' n; v! P% R/ ~" c% s" n" k
  14.         }& u: K* S, K# c7 [7 g! D
  15.     int on = 1;, E; b3 R9 f- K& s
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , Z; @; T& D8 h( p: d, p
  17.     {
    ! D& X; m0 x, R1 e
  18.         printf("setsockopt error\n");2 ^  o5 R( z* B5 m3 N) A8 U
  19.     }
    5 L! P; J1 ~: B5 z. j
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & j0 `: Y% ]0 c
  21.     if(ret == -1)
    4 x& [7 O' n: O9 P% ~
  22.     {
    " N7 |6 U) k, _" j( @* p9 U, g
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");" g, @0 o% r, t5 K
  24.             return -1;
    ! {6 g* U7 C! A; b) u1 r9 V
  25.     }
    + b! L9 y5 Z8 p. N7 ^3 _' ?  t
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 p% E5 J  M  @/ N6 o
  27.     {
    9 D8 A# a: o1 O" l
  28.             printf("Listen failed!\n");
    . h* t0 N( g9 @" {' T! x. ^" R% V
  29.             return -1;0 J0 S3 K0 _) M1 h+ }. G5 O/ {; O
  30.     }
    ) S  B$ s4 c7 d1 K) g
  31.     return 0;" y- o6 P/ s  t2 S9 N
  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);, _  ^+ a# P7 Z& v& t$ x% E
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    - S* [3 ?% U4 f3 {4 y: `2 l: R
  3. {& @* i! ^7 L, V6 \$ z/ {
  4. 。。。
    ' R; P' m) Y( ^2 e
  5. while(1)3 J, H( d6 H$ }0 @% d" \
  6. {
    # H4 h5 O( B0 \9 e# j
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ! c3 q6 [5 [5 g) {# S& n; h
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");( a4 Y1 G% c' f/ m$ q$ m
  9.     。。。  x) D" P2 [; ~' {3 O9 r) o9 D
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & U4 x% v' h7 k/ ^) O
  11. }1 ?& Q: X2 Y# G  W$ X5 P$ L: ?8 [- _' X
  12. 。。。, }  H6 e# b' b2 ^; 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);- l' h2 B0 h) F/ I; q9 _
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! q) V7 W( i. p  d
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;) n$ a2 f7 E' @  e9 ~$ W0 R* X
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;' E. M5 @# {5 |( l7 [
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);/ f3 c; X* k. D: Q$ y
  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;/ a! Q# F6 e0 q( A$ y
  2. pthread_cond_t pct;+ o  F2 B0 k& {$ t9 ?' P6 J7 ^6 y% s
  3. int main(int argc, char* argv[])) j1 a4 ]& j1 S& [
  4. {
    + R7 c/ ]2 q* c3 T+ e9 M6 f0 v9 m
  5. ...
    , Y5 {" v& [8 k  W
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    + [# J# t; s# B4 Z  M
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    9 X# b+ m7 i  T0 L; ^4 B2 f- I3 M
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);1 q5 f  g2 y0 u; S
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    - n' v( M3 p+ k+ Y9 N
  10. ...
      U' A$ f2 o% {/ T6 q7 R1 H0 g6 {0 v
  11.     while(1)- C9 ]3 T' M& d; Y" n
  12.     {
    7 L- G: ]. J, |0 n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % \: E; _( t* }
  14. ...
    3 w5 E4 w$ t& y7 W# T* c
  15.     }( p& a! Z, [6 w* e
  16. ...7 Q+ e# _6 Z6 p2 n
  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;">9 Q0 `6 V3 Y1 x' x$ 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" \7 y3 u/ T  z% X+ x" d
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    " f, |/ O/ o' X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \& ~# O0 ]9 _0 k/ O% v5 q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) u$ Q8 G, d( w+ z- I, l) L  S
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    # r! s9 V6 p4 o# Q; k
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ; t( X4 V$ W! x! h
  7.     printf("preparing header\n");
    - S: [& h9 u- w$ Z, K+ G
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    5 G/ x: Q% d* J- ^9 h5 H
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \5 w9 S; d! x2 J. q2 X, n, Z. |" J3 E
  10.             STD_HEADER \' F% |% S) x) p' d* r: D% A
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \' Z( F& Y: P  ~- @- p" H) Y* U. ]: S
  12.             "\r\n" \5 g) V' {9 e, k. `2 o- F" j# F) l
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");, {/ n9 G- n' q0 m  Z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 }- k  K2 f1 h! _
  15.     {, A2 [( q( o! B& ?6 g
  16.         free(frame);( K4 z. m3 d* t7 U8 V, O
  17.         return;
    : y: h( }  C" f' ?# f+ M; h! S# _7 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" \9 `8 t6 A' S7 h# @
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    2 f* h+ `6 p/ d  j5 g! }2 F) ~2 B
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    * X  {% j2 @) n7 c' `! Q7 X" n" E' k
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    * K/ W% M4 y. c! @9 T. \
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ; h) O4 ?$ _; X# D9 Z! ~
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 m/ a' u% ~" T8 n. X
  7.             break;9 X3 D& c5 _0 \9 F, }5 v" ^, G6 y$ X
  8.         printf("sending frame\n");$ E; S- g1 z4 D# ~: A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    / l, c. D$ ^( l/ Y$ e2 {8 K7 m
  10.             break;
    ) t6 L; O6 t- k; T9 G2 F# F
  11.         printf("sending boundary\n");% y4 c- ~$ @4 I7 w/ k4 b3 W
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");' d3 s+ i  _9 L) M
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : J6 N) C$ C) o; o
  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。


! Z5 J, @, C3 Z, h/ N3 K9 Q, w1 e9 \

) o, H! Y2 G- U" }5 w
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:% P& U& `( j; o2 G6 c, z+ Q5 y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)( T, l# x, e) F+ X* U% U* o
  2. {, T2 E8 r% V- Y7 I2 ]2 g
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" Q! T4 ~! M. L# f
  4.     if(*socket_found == (~0))
    3 J8 Y) w9 X9 ^# F6 v+ M8 I2 Y- i
  5.     {
    ; r6 v2 G5 _) d2 p( Q  G8 V
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");4 m/ m0 ?/ P$ M( Z8 N
  7.         return -1;: d" f/ G+ q9 w' k& p* N
  8.     }6 b- l* I9 |) Z# z- w3 Q
  9.     addr->sin_family = AF_INET;$ O  t! ^8 B6 k1 a. `4 \
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 l/ z1 n+ R* d" D6 n0 J  G
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( I9 y# X7 ~/ z
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + S3 C  K3 ^7 ~: p6 L' ^( ~
  13.     return 0;( [) V+ }8 r) x0 g
  14. }
复制代码
' W- a+ l- v( n

5 b) L$ {0 {5 l! L. p! L1 n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:: {: S6 m/ h& |) b! N

  h( y! M% u8 T) D/ P6 H# t+ e
! c1 y2 ^. e7 z& V
  1. while(fend > 0)' ?  m- I* T* s4 G
  2. {
    - m* G7 m5 |3 o) a8 V. V9 l* z9 `
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));- {" ~7 S2 I8 F
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);$ ~, N, t, S( N* J) u9 Q* |3 e; I0 \
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    - ?& ]8 V. u$ f) \! L: p* c5 `/ j
  6. {) i- c( O# G( M& L& |% x
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;5 y: v3 K* S1 t; {
  8. picture.fin = 0;
    : T1 O( f8 j# R; O' ]
  9. }; r( b! C& W. r9 D$ O$ {1 |
  10. else! }  o2 a# b; _. v) ~
  11. {
    / G8 I- V7 B% _7 D# d* J( R
  12. picture.length = fend;
    + }: C$ p. l# Z; C
  13. picture.fin = 1;
    8 z! {) y1 |/ m* }6 {2 `" k) u
  14. }
    2 F3 ]: E! t- I8 ?* g& m
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);* H$ t* w9 u' R0 ]+ V
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);8 M7 ]* m' ~) u5 T
  17. if(sendbytes == -1)# |" i: \* [, Y7 E3 [0 P
  18. {
    ) a; _# m9 T9 h" F- }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    8 [; C6 m5 R( G5 N" t
  20. return -1;' e" q9 X0 l/ m' A4 W- P9 t) y+ G+ S' D2 I
  21. }
    ' w) G4 @7 M* ?+ a. Y3 N: [/ B; I/ h4 p
  22. else
    8 w, _3 b( d/ O' E
  23. {: {* t. v; U* {8 K6 s0 u' E7 L4 G3 p6 S/ V
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - w3 n$ i$ ~  Z+ f
  25. }( t7 {* f  q3 ]2 R+ o0 D8 _
  26. }
复制代码
! I- A  k$ C' c
; _' }8 `" x4 m- @; v7 C

; v3 }0 h6 L# L3 R- Z' e6 [

" }' D; z" e! HiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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