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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
  ^/ y- K# P. n" z( v/ x" A; X/ H0 P' B/ O5 q! K

. K" R# E- y, y0 p* @  K

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; L) b9 M! n# p4 U

) @! h; U. k( V! \1 A. [

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。


/ a) k/ A0 k' L


5 A& {+ f1 |! R

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。


    3 P$ J; t) L$ Z, t) b( t" 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。


5 _  j; Z$ L8 V* d$ K$ v1 }一、HTTP网页服务器, U" d$ j# {% x( {, g8 J

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)
    / F5 k6 z* }' V4 R; g
  2. {; y  ~# w+ V6 z7 R+ x
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
      v' [6 ]4 W! y/ ^: m* f; [
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);9 j3 q" Z4 F$ r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));$ {! _5 E/ G7 J4 M0 ~  ^
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    2 v3 M3 @- Y; ]: _% E
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% O( w+ A" m7 J' O, r6 _" u- u- G
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    0 \- g5 T) O! N3 z# y6 x
  9.     int ret;
    1 w5 k: q& }6 n; c" ^; R
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      l0 ^1 N2 `: i% U4 |7 D
  11.         {  |* i4 J6 [6 q4 V4 S0 [6 M& }
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);! G3 l+ Y6 `' d4 l3 n1 M
  13.             return -1;% {& y5 X# u6 k1 E' u7 ~
  14.         }  k# a- ]0 |; c4 U
  15.     int on = 1;
    ' o/ }  y1 G8 q3 P
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 m; u$ [1 j8 o8 y$ t4 X
  17.     {
      e: \) C8 z6 F2 P& E
  18.         printf("setsockopt error\n");
    1 I, x' h6 p6 ~9 P/ t. |7 y
  19.     }
    : ?( U' g8 i3 h; j
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( g7 ]. h7 q$ F2 `
  21.     if(ret == -1)8 m1 r% F. L8 L, _- d; n- Q
  22.     {
    * O% o& G) m: }: t0 U6 H% h8 v
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 A  D; _- T6 i' _$ l" E9 x3 E
  24.             return -1;5 ^* }3 U8 F, H$ j
  25.     }/ Y* e! |! A+ i  J5 ^  W
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)5 C) \. q* W9 v% t
  27.     {
    ! c0 q' a3 B9 b8 J5 I9 j
  28.             printf("Listen failed!\n");
    / h9 X( ]/ |  i
  29.             return -1;5 P/ a* H1 O$ v4 T0 x
  30.     }
    6 k4 |5 P7 M  I: Q7 L
  31.     return 0;
    + ?# d2 g6 \' j8 s9 x  \, C* D
  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; R. M8 {5 }% W9 b
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg); W% |' R& Z' w& r. I9 N5 v
  3. {
    ' i  I& N4 L1 O  _2 M
  4. 。。。5 f8 n# [4 s* f3 c; u5 Q$ @& D
  5. while(1)
    : y7 z( Q) G! _/ h
  6. {; v- k8 G) M2 L- Z7 }  S6 J; z- f
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    + t6 B/ `0 d  o- q+ w
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    % w1 K3 y- g" L% [  p  q3 W
  9.     。。。, o2 Q9 c3 \/ R0 G4 e
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' G+ n& A2 q" x! F7 f8 @- f
  11. }) U6 t8 r& N  F, R
  12. 。。。0 X8 I+ l3 Y1 a6 X! M+ i
  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);) P4 O4 p( ?- K' ?. X
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;7 x" B1 e! Y8 `- f% u- y$ C# W+ T4 w
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    7 e9 z- O# g$ b4 \+ a
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;* k! X1 d& H( f4 y, C: v
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);: K3 B  @6 K$ f: q; }
  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! F; R* l6 q: O* }9 d
  2. pthread_cond_t pct;. I" [: G# }; O5 S. ]- I$ {/ e3 g* [
  3. int main(int argc, char* argv[])
    : `8 j) B2 u" _) R( |, V; Q8 ]1 g5 y
  4. {
    # V/ o5 _. Y9 I3 \
  5. ...
    8 M7 ?6 H& C! h/ Z# D+ r. F9 R: K6 \
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    * Z$ o( m2 `1 X% t. y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);& q3 {& V1 e- j6 ]' v3 H+ h
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % ^, T' @( D4 J* ]0 K7 V: Z% r) ]
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    % ^% S" M* B6 i* {7 g6 }
  10. ...
    ! I: q! I) S8 N" L! r; q# M; W
  11.     while(1)
    9 r  q7 J2 M0 |8 Z+ v
  12.     {
    # U4 O( s  o0 `2 q+ _
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # i; n# t) ~5 A4 Y6 o
  14. ...2 g4 e  S  X; E0 q. ~( f
  15.     }- W" ?8 ?6 a9 A4 \+ u( R
  16. ...
    $ `' E: a; z1 X' G( L
  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;">& T. F  c7 B9 e1 q
  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" \
    & H" q! S& t3 t
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \8 z+ ]; R* A- }  M4 U% |& G/ {6 _
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ S" d+ Q: y4 \, d$ |
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \/ f, i" X& ~: @* k5 o+ l
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"8 O2 W: A% ?1 h/ S0 ?# \: u
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"5 x3 E1 B4 X7 J4 e$ m1 A; C
  7.     printf("preparing header\n");. U3 M& c2 v6 J6 h5 T) D# g
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# K. C3 A$ P( y2 q# A8 g
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \4 f% b6 {7 D5 S+ }  }3 s  t' Z
  10.             STD_HEADER \! x8 A3 P) W2 b/ H4 U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      M* Z0 |3 _( o# {7 b5 g( |+ o' n4 \9 i
  12.             "\r\n" \6 f# z1 t( N$ J+ [. f' T8 A, d
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");" Q+ \3 b. b3 N
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 q8 O9 M1 G/ a! z
  15.     {
    % b" t! v4 ~4 v6 D
  16.         free(frame);
    ! G$ x2 H; E0 m0 s4 z4 E, j$ b
  17.         return;
    3 z7 v0 s( H, k3 ?) w  O. D
  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" \
    / M4 o' c- j) H8 w, N' q% T. W& ?
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ; T7 l7 [$ B: F5 u# i: \
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    / X: V' h1 p% i
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # I- y, G( q. a; r. Y& q+ g" H
  5.         printf("sending intemdiate header\n");; B2 ]. ?8 v3 P, y7 i" v8 l" H7 V2 j
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 H; v1 m' b0 o3 A+ j5 d$ p: D
  7.             break;
    , `% _" A0 H7 G: l9 n' U' ~$ M
  8.         printf("sending frame\n");
    8 @  u, ~( n! V# d
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    9 ^! y, d" Z* ]. o
  10.             break;) P! V0 e/ Y3 b* J- A% N* [$ Z
  11.         printf("sending boundary\n");! j, P( C# B1 J& O; n: Q) J# Z3 L7 G
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % U% y6 I: `: J$ e$ d8 {- c' ?# f
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 M" a! D5 T. V3 W! D! U5 J
  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。


! w& C, z3 D% M& ]5 T9 O


2 a$ Q; s- R, V9 ~- [0 C# w二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
) A, N5 G  E6 G" r
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)' r7 n4 K' e1 B: t7 p
  2. {
    % ~8 D* c& M3 @8 j# A
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% l! _8 Z" g& r* r
  4.     if(*socket_found == (~0))' ?( u3 ?; [7 {) H$ ^9 E
  5.     {% \) J4 R2 \6 Q$ r0 Z' ^) I
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    6 s; @8 c6 E* @- k
  7.         return -1;& P7 O8 d9 C: [+ Y8 |/ P
  8.     }* u& h' m# J( y8 q
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    - n- C) l& F: `8 }3 n
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);- h6 x- u: H, b0 N* v/ x5 o
  11.     addr->sin_port = htons(port);  b& [9 J/ Z0 F0 A! V8 ?! Q; ~$ j
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 x: s* e% l. Z7 d
  13.     return 0;+ u$ Y7 V/ J  _1 m. b
  14. }
复制代码

8 W; x8 _' l+ N  ?* W0 F0 K' ^! E  s; p* P
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:
3 m# f* q7 @& B) v0 G/ {1 T! B5 T- {* o0 b) p$ S& T  z

$ t( K1 }$ {/ k* y+ e
  1. while(fend > 0)
    1 A5 y( X6 T9 c: {) s, t( E
  2. {
    1 |: h) p+ l  s. q* |
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    / o- V3 ^) g; t* F% }" O
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    7 T% L6 j+ e# Z, W  p4 K6 @* G
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    & Y  I" W. \5 {' u4 v
  6. {
    $ a& Z0 k2 n6 s7 w, W6 m: E
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;  M( f9 e1 Y4 K
  8. picture.fin = 0;
    8 a2 H9 j1 H$ B- x7 h  s1 L* @( k
  9. }
    ' t( P: Z- s0 y1 B
  10. else
    0 [6 _2 O9 S* O. S9 z% y
  11. {. q9 Q/ v7 Q; S# U* O3 k
  12. picture.length = fend;
    " ]7 |- X' G$ N0 O4 I3 |- o
  13. picture.fin = 1;& \, J5 m4 ~: H1 Z2 ]8 _. Q
  14. }
    % o% X) N; q' H. X% i9 _# V& R
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * a& @0 ^6 n" K+ h3 J9 a
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & |9 j; O6 j: i; e# `# `
  17. if(sendbytes == -1)8 [. T" q+ I9 c8 O: R
  18. {
    $ r+ y' K/ Q4 b4 }7 z; M0 b( s1 Z
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");7 P) \( i# u* p9 q) `7 y1 `
  20. return -1;
    2 t9 _7 Y; d$ T2 j2 ^
  21. }5 f9 f, Q0 t9 |+ z9 i- I, K2 q
  22. else
    0 X/ H/ D# `, {& l& k) v  W
  23. {7 e! W" |4 I# A7 `( F3 L
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  l. Q: s" S' q; `+ G0 E
  25. }
    # e' R3 Z' K0 p9 i
  26. }
复制代码
3 Q9 V) a  s% I) K3 K+ [: R; M
& d: Q4 F! U( [' ^! P0 g3 V


' [5 h. ?$ i; o2 j9 p& W2 N# _" F! x+ g) x3 [
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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