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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 ' k) ]9 W9 k; h+ f' G
! {  F$ n% P7 S


( r6 I5 r, e9 C! [  [- t) j& e

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
4 }# y' p; i4 @' z1 U! ~
) T! ]& `- Q1 T! t' L9 _" C

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。


( E: F/ p5 r/ q# L& u


* k) p" @  c1 M! N$ y. ?4 b

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。

    + u# _0 ^$ N' y* y' S4 r% ~

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。


0 \: d4 |% f2 D: E! Y7 b一、HTTP网页服务器
. K4 B  B, t$ u! [' i5 `

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)7 ~7 R$ s# R6 t* {
  2. {
    , t1 M* p# l. N+ W6 @' k
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    9 I- {% p% P# o0 f
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    1 O) O0 D2 r: H
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    9 |" H! N& j/ B; w
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;( R; Z7 X( `: ]. |. K5 Z2 a
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / t; `- x" B  O% K5 n  s# j/ O% A; G
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);* ?% Y# b- D0 s# n% Y4 W- X+ L- w
  9.     int ret;3 [% c0 Y9 E4 n+ b! p2 _# _
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)' `: V/ A# u- t* _
  11.         {' a* H) {2 ^$ Q+ A
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 X1 A' @, U( d2 s  ~
  13.             return -1;
    5 b9 u* e4 _9 g3 `' ]
  14.         }
    # {4 @8 Q: Z) M' `
  15.     int on = 1;7 c, w# b+ _* g5 I
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    0 ?$ f$ g) v- ~; I$ B+ y: c" h
  17.     {5 U" P, o* r( x: }, A. r0 h
  18.         printf("setsockopt error\n");! k: m/ }5 N8 j6 w( l9 P8 y  ]
  19.     }
    . h* Q/ G' e& }7 @  a& v
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - a4 o, K) M& h& A
  21.     if(ret == -1)
    * I4 m* L' `7 Z
  22.     {
    / x$ z" H2 D3 q7 R8 J9 d% C
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) j" I% @! \& ]3 w6 s
  24.             return -1;
    . h" \; T" J+ f/ i" [9 t0 i" l
  25.     }
    - u) p! |+ {( s+ `
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    " P* P4 n7 h) z! Y4 h* d
  27.     {
    ! D2 y) I0 B6 ~7 j# U2 E
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , M4 b0 M! a: R5 W5 B+ I5 \. f
  29.             return -1;- w) Q+ x5 v+ @8 m' u: n
  30.     }
    1 {5 H- W! X" l& ~
  31.     return 0;
    - S, D; Y, G6 p, T7 y
  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);' \' f# v7 \) M" o
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    & R4 y8 e1 [, p
  3. {, n) x# L/ d" W, P
  4. 。。。0 l0 h: J% ?8 }6 b9 ^- I6 V
  5. while(1)
    4 U/ H8 [0 H, i8 [- P8 `
  6. {* T' a& \: t9 `* S) {9 l9 @! i. X
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);2 O6 ~' ~7 a1 @& |& @6 ]8 z
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    # [2 ^/ o, Q/ g. K
  9.     。。。
    ' w! p. R6 P1 l
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - f# j, Y% }% e$ g& I! r
  11. }
    , Y; \2 l$ v+ P  i
  12. 。。。8 Y4 H& Q8 {0 [) C# N
  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);2 v3 h0 e. I* `* O/ ?" x
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! p% A" s6 H0 O# f  o2 w5 w8 K+ P; l+ j
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    4 [- x7 G9 v! y3 B1 _, ], o% z9 m
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    0 g: q, j7 ~: h7 `
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    * P& P5 o% S+ Z4 a
  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;
    . N; T: A8 u5 ~1 d
  2. pthread_cond_t pct;
    0 U  a9 q- y' L
  3. int main(int argc, char* argv[])% s# t5 q; v" I  M
  4. {+ n6 y$ F. @7 I& T6 h% d
  5. ...
    6 G0 L; R1 S" R0 Z+ g) `
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % K- @+ H. q5 r( r. b  \; `
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    4 I. X, E4 O. Q- u( {7 g1 I  A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);8 f9 E/ s0 o; U7 y# L
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: I0 y# k% ]5 ^
  10. ...
    , E. F$ N2 s- O& E( T5 K0 v
  11.     while(1)) F+ }# T: l0 Y5 G: z4 J
  12.     {' \! Y4 U& m3 _* y7 S* {+ F  [
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , P: M8 O  v4 U% b
  14. ...
    " L+ P* s- C& D/ Q  s
  15.     }% n6 i  G! C- i" q1 V, S- o0 u
  16. ...1 o# H  r  p6 v3 j" n1 B
  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;">
    : g# `+ j3 l( H- {, F8 {3 z
  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" \
    5 b2 b- P" J: G& Q( `! ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \  R$ y: B+ Y6 i" T' l5 g  j
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    $ H$ j" O4 z  ^+ [1 @' f7 D. d
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \& Z" P5 k8 `, ~  T1 W4 \
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    7 b4 i4 q2 `+ a) ^$ Y9 D! x
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ; o+ z2 j* i/ [
  7.     printf("preparing header\n");8 S( Z' H4 h" I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    " h7 ?1 R' e  c5 m" u
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \. x+ H% X) O9 g8 k0 q2 \
  10.             STD_HEADER \/ ~0 B$ I0 s; Z
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , y( c5 z+ c9 ]  ]& u
  12.             "\r\n" \. i* g4 b7 f2 F9 w$ h
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");$ Z( ^: ~* P2 L: w/ i5 f
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( k4 z: C4 }. b1 j( P. f
  15.     {
    + O. v9 q/ ?6 X+ e# }7 ]3 R
  16.         free(frame);  y' j. R$ T* q: ~$ r% \9 E( O
  17.         return;
    & D$ @* A+ \" L  K: w; h4 j
  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" \/ e* ^) B/ v- K/ P3 `3 P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ Q! E1 T4 {7 K; o
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 y/ [; ?/ E: v4 O* r" e% ]
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);* |7 ~, n3 @" U9 g7 J* Y1 {
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , `7 K0 F+ m+ M+ l5 A( y% b* x
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & k5 y5 [1 q7 f2 [
  7.             break;! B" m3 [1 L/ d/ m3 Y
  8.         printf("sending frame\n");
    5 y, }+ R2 x% F* C* E7 I
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    $ B3 I$ R! z# i- n
  10.             break;7 X6 Q$ c, ~3 l& Y# R
  11.         printf("sending boundary\n");
    : S' u0 `" W, Z; {8 D( N! r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    , H7 Z( M# C. |8 Y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 s" T" x( x/ W- Q
  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。


% |' u) n- x3 a


7 L3 U% {4 J+ k; X4 R8 r二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
6 h9 w$ k: U5 l* e
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)9 H9 a9 G/ J' F3 o+ B: r6 O$ W; j
  2. {
    ( K* h6 I/ l. D3 R4 F
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    + R9 J$ j4 @1 X  B
  4.     if(*socket_found == (~0)). p5 a4 {3 m3 [
  5.     {
    5 T3 a( E$ H7 w
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    5 ^6 a! h/ W) X0 m) W7 i" S
  7.         return -1;! [8 ~, O3 ^8 h9 @7 N! {, R0 w; a+ f
  8.     }
    . f. n3 e  |9 \1 J0 M  Q& E
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ( v/ W! ^4 b9 `* D$ `
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 m" v1 e! H+ C" _6 X# q
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % R3 A2 F3 h7 T
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);8 D! \2 Z; S6 G* x4 `0 O
  13.     return 0;
    . R' X/ v, c8 v8 O# J" z; S
  14. }
复制代码
8 s- [$ k: z+ a) K; c

" N6 ]& e6 c" E# M$ [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:- e1 ?6 y& a5 I: p! K

% d( h* ?& C+ q/ U% S( `6 R+ S2 V8 S) c" x9 ]" d( j; ?
  1. while(fend > 0)" |0 }4 D5 @6 j( j: J) Q; U5 T3 v
  2. {
    $ }/ o. k0 b! K2 j/ I  `) e
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    7 f2 Z6 _0 I( `. t1 ?  u
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);& m- I7 E4 ?; j6 o
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)6 ~* T1 X5 ^+ L9 ^+ M, n& B2 a
  6. {
    ' w7 q$ ~6 A4 f; P: l* y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" h1 d$ I3 T# u3 x
  8. picture.fin = 0;
    0 H" h# T( X) M, q* v5 c8 `, k
  9. }
    , {  w" w1 N2 N5 E2 @+ Y& _! p
  10. else
    : P0 V$ B# Q) e$ j+ I% b) T2 ~8 c0 L
  11. {# s6 k) _7 C0 l3 \2 e; \
  12. picture.length = fend;
    ; @' X7 F, Q, ~- A* b
  13. picture.fin = 1;
    : S/ d% l% r/ g( G( z3 @
  14. }8 [! `' K% B7 D
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);, z  o* \: }& R& h4 y+ @
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);7 ~- d7 O0 U4 A) s0 f8 n6 l
  17. if(sendbytes == -1)
    3 v( Q9 O5 E& I" H; q" o
  18. {6 z/ B& I5 A5 O$ Y; s. U2 ]
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' P8 d% x6 g# p; Z. }- U( x
  20. return -1;4 c7 v, w5 t% M& `% I) J: }
  21. }4 {6 x- q$ w5 o8 H8 D2 Q
  22. else+ o' T& m& Y) B& p) R& X- p0 C( l0 G
  23. {
    - H& Q; e- s: m( f( B6 m3 A
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 E2 J# r  ^; j. B4 O* c
  25. }
    : ]) r6 w7 `: g6 d6 {
  26. }
复制代码

$ w. K! k% n! G& {) y! g
6 ^4 y! M7 y# e" @( Q/ x; S

, Y6 u+ D5 N5 d$ Y* ?' a) t2 D9 Y

0 ^. g& h3 o  y) K& Z% NiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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