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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 ' Z0 K( z) l9 ^! Z, J8 M* f1 l. Y9 |+ S- u

; E1 q7 ]) e: u8 A0 b  |6 I

) X% s: j4 k. F) D

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! s% z) @* c) P7 ^8 R0 D0 `9 |4 z1 o* ^5 }

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。


# B5 m" f) ?7 V+ F7 m6 @" E

5 ], ], V3 o) ~

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。


    8 p9 K3 T# W% |4 S

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。

# K8 Y# R4 S. h. b( p6 F) R
一、HTTP网页服务器
" W: Z, E$ P: b3 ~

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 n; \7 Y" _1 v& ~
  2. {6 {8 V* V1 N8 X: t
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    4 K. c! E" }2 I6 c, X
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    5 \* q. _% X& O
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));) b0 M# z% a6 X& A' O$ h& g/ d& H
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;# D% B% J. l" {  V) H
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & i7 K6 Z) |; w3 O6 K  E
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ; R* [( x0 d4 Y4 @; A* S! u
  9.     int ret;
    , u9 q2 I) ?/ c4 `" c  H
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)5 b6 @, b9 d+ F+ F" |6 o9 }9 F
  11.         {
    / b* g/ `' G$ P% e7 T, x
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 o# h2 E+ B8 @, E4 S
  13.             return -1;+ G/ h+ T* A: S
  14.         }$ \, J) U  C3 `/ M6 @$ l. @
  15.     int on = 1;7 _; [$ K3 L0 E
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , `: O$ b& i6 u' d8 p: E* `2 B
  17.     {
      O4 X4 [) w% F/ X8 F- W0 M
  18.         printf("setsockopt error\n");. u9 W8 V, k2 ^1 T' T4 h
  19.     }/ l# T* G" T& y6 {0 E5 k
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);3 `' J  m( B  Q2 T
  21.     if(ret == -1)
    5 R- R. k3 {& x" X6 K
  22.     {9 w1 I  N: Y# S& p6 p; u8 Q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");& p7 a+ R3 Z; A3 f
  24.             return -1;2 r" @) j& ]8 [. T6 C" q' W
  25.     }' g& C3 n$ y* B" q& L: ?% e1 N
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 H- A) B8 R7 A0 j
  27.     {
    : e+ L1 n+ f4 k, ]
  28.             printf("Listen failed!\n");, m. d# H" B+ b6 E
  29.             return -1;
    ) S, l, m& t: z+ N
  30.     }( o3 A3 B. _. z1 E, m
  31.     return 0;" b& ~1 ~0 z  i9 j  a
  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);
    1 C/ H0 ]. g4 E4 L
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- m! ?" s! w+ X; w
  3. {2 y, C( C2 c* \
  4. 。。。0 o6 O. x" G6 X' z6 p, H
  5. while(1)
    . J% [* l- w! E- F# x; o$ T7 \) b1 v
  6. {9 {& T. |8 _3 g7 Q* Q# ]+ g! f
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ; k$ Z/ }$ B, d/ t) u8 G) ~
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    2 j6 R% D/ W# r
  9.     。。。& f5 O9 x4 }; p5 |
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);! z+ `( H% j8 d- ~4 a/ X* Y# @
  11. }
    9 ^2 @! A1 I, A* @  f% L
  12. 。。。$ Q+ W3 t3 r1 t0 Y# n# m
  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);
    $ X- e. y* m8 W5 W7 Z9 }& k1 Q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;: k" i( C) R9 e3 z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;9 K6 o6 _, m& U% T6 t
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
      I$ o3 W! H/ V4 D- u- D1 p, C% n
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    7 y* }3 v8 p0 Z' X: w
  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;
    ( t( B1 c: F! `0 k! i) {
  2. pthread_cond_t pct;
    4 X0 @9 A( `1 W. o( Y
  3. int main(int argc, char* argv[])
    6 s0 P) w, ?4 _4 S, Y
  4. {
      l2 l2 c: H  \0 g" g* `& u
  5. ...
    - k4 \6 Y( n4 x
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);/ N7 K2 A" {- ]! l
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);3 i3 Z5 @5 ]  p; T$ x$ i2 @* L
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    , \8 r; m2 o9 t6 B) F, u7 L/ G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    6 F, G) e5 I/ D
  10. ...
    : c2 J, f- J- h' _/ q. V9 y
  11.     while(1)- Q; Y" R9 B2 G5 E# x
  12.     {
    * d: X* S5 L8 ]2 ?3 R* t+ f4 x$ ~
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 h( M# h5 f/ q
  14. ...& G- a. N6 |3 {8 K
  15.     }
    % F: P- m  |+ M0 H# t& `+ F
  16. ...
    $ s4 r0 j  c3 V0 E0 n7 k( Z4 K" y
  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 j, {/ c- ]3 s# U+ s
  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" \
    , U8 Y4 U9 H) J  v# d$ M5 e" c
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    3 V8 N% _9 s( ?
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \" v9 o1 e( e2 n2 C$ W
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \6 @( i+ F4 C/ K, n; M+ g
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"! |! ]. L3 o$ l* J: w
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    3 O9 G) B( l) o* e& }, C* z4 _; W
  7.     printf("preparing header\n");6 m# e2 s8 d# B, w3 n8 H& W! n
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \* r, A: {2 B8 A- K
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    6 ?# _6 H  Y- N5 E
  10.             STD_HEADER \# i+ O  J! a: I+ V
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 {) Y7 V# t0 O" e" z9 E
  12.             "\r\n" \# q5 Z: |8 v2 F9 s, n' p( X
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & F$ [5 K, D- s; C
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 |0 _/ v. y: o: ?4 S( S
  15.     {" ]& a7 I( _1 v0 v8 L8 t
  16.         free(frame);# e* k! B# p+ c. g' e- D) a" {
  17.         return;$ L  G. O7 E; r
  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" \! ^6 o1 O3 v0 _& _
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    % P; j, h* H. p3 Q" K9 |
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    / A7 @) P5 P+ w1 }. v  ~
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);; f4 D3 I+ y: M- R: \
  5.         printf("sending intemdiate header\n");# Y- ]7 o! J& i& j3 ]
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" y5 D. y  p4 R& j
  7.             break;
    + q% p3 w/ ^( P* \0 n  @1 T. E
  8.         printf("sending frame\n");: P3 z7 E- _' ^' j4 e7 c# v
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0). D( {# o" ~4 V2 w! x8 G( d' B
  10.             break;$ T) A. w& T) D$ ]! O# o7 u
  11.         printf("sending boundary\n");, t0 o3 S: Z. F' m" ~& z# [2 B
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & Z+ u" M" L& V. E. E
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& c6 y; {7 v/ O7 {, C
  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。

% T6 B6 v9 V+ I0 O8 k/ j2 d

* j3 ~# d0 w2 h" `5 ~" c, ?+ p0 S
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
7 |5 d; z7 _3 D9 z! B
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    2 G- e2 a4 \) U) f# R, `
  2. {
    0 B* I) E2 F% E4 ]+ H
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);' @: {/ H8 b% a: e& h( H# \
  4.     if(*socket_found == (~0))
    7 t! H2 G. d* t9 b# O3 x5 X; r0 T
  5.     {. c9 B9 |* u5 B# F1 T8 [8 f' v$ U
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ! O. F( A8 R1 K) D. _
  7.         return -1;3 P$ ^  b7 a; l% ?: |* s
  8.     }& e4 [3 d3 X2 Z8 I3 q
  9.     addr->sin_family = AF_INET;* @; e( v: ^9 W! G+ _( o7 ?# N
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  J, |8 z2 C- O' k: T
  11.     addr->sin_port = htons(port);* K9 {% E( w/ p, A0 c: Q9 n4 E
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( Q9 p: Y# S, L! G, q+ ?' j
  13.     return 0;
    ( }, I' J: R- ?& H" V# d7 a5 s( l
  14. }
复制代码
- ^8 l7 h$ |7 J* w$ l2 A

' l" v/ D) e- A; r4 Z. u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:
( M' w; M2 h) B/ ?9 }; f- b3 F/ N2 s' y# q$ }. Q
& Y* L1 M# ?7 W: s# j) l- ~  e
  1. while(fend > 0)/ g+ S9 e2 T4 |
  2. {
    - K( p: t3 O6 h4 r$ b" K4 \- q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));+ H4 z4 G- L2 d) Q2 e" B
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);6 h2 }( Q) X' G6 A1 U
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    9 L. C1 Z, i0 O4 k9 i7 ?* H
  6. {
    % _/ K5 y- N$ d; ?7 E
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;9 g6 a0 x/ i: `# `2 B
  8. picture.fin = 0;
    8 r# \' A$ M. K1 p' i, V- S
  9. }
    . Q. R( E+ ?5 I4 i+ q
  10. else
    / q4 K+ s7 d5 ]6 ^6 Q' m- ~
  11. {
    / n* D& E. Z  K& p) L5 T
  12. picture.length = fend;5 |8 Z% R, o5 P4 ^! B3 f3 Y6 F: }0 {
  13. picture.fin = 1;( w0 F  m) ]% T2 |( s+ E
  14. }4 u- s2 R: w9 i7 D( ^. E% e
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * L& `4 Y4 e4 o. S+ ?3 ]4 M0 N8 E
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);4 F- F: v3 G! M: ?
  17. if(sendbytes == -1)
    * i5 f8 ~1 e& S# W$ _' B2 _
  18. {
    ) v* \. ?+ J- \' |8 P
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / n- @2 Y- g3 G$ s- a. f1 @
  20. return -1;2 N0 C. |! P9 f- k
  21. }
    & O8 }( N% b# O! x
  22. else
    # e! B6 T( }7 y: h1 T5 [4 ~
  23. {. `5 h: t" C( I1 @3 A6 o# j
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; K' K( h' P  f. k
  25. }
    * k* W4 Z9 o8 z7 y
  26. }
复制代码
5 [+ Q% W* I2 ]' c& B

2 o( X% ~8 I' G- ?


# ?: X; x8 J3 u+ N- V5 z3 ?0 S6 h2 [% ]4 ^$ S( e
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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