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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
" p& k5 v/ `% d8 G4 a% f5 H# q5 z5 X6 t: p. H! ~+ G0 B  C


6 }( H: m$ o. g% I/ I

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 J8 x3 s( _+ p+ {8 m! M- W/ k' @% P1 E  q" e

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' x& a7 j2 J

% w, ?! u0 k6 H0 c* N6 F5 X9 d

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。

    " {. }; q+ R$ |; d1 I

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。

3 E. u* f! c3 }; A6 l1 a' ?1 l
一、HTTP网页服务器5 W) O( J$ V* A/ Z. c3 I4 s- G: `

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)! k9 a# b' F, ^8 o5 L8 ^' M& G, @
  2. {) J1 x* Y' Q6 J# ^7 R9 W/ W8 p
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ N5 v6 T* [0 ~; ^
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    4 [9 U6 E" ^0 t/ p: J7 y6 L
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));2 [9 f2 y  z6 Q  j) E! q( W# |7 _
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;" p% |) m9 i7 T1 y9 P; r
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, X+ m0 K! z4 q4 y! u( `7 q6 u
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    / N. Z; C. h, u! k/ ]) k5 H4 R) b% L
  9.     int ret;
    : |6 T2 u9 r) i# w4 @4 O
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)+ Z' k1 Q, C! q. p
  11.         {
    ; o" Z7 P1 z* R8 ?' t: F5 ^
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);" a* h# d, N( B+ x; D* J4 F
  13.             return -1;
    " r$ N: b/ f( u( |' P
  14.         }
    : V4 m& a& |2 b- r( f# u7 j' g
  15.     int on = 1;
    4 W* ^4 \: o! _5 M* U$ e1 d8 h$ M3 g! T
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)4 ~$ x7 T+ I  q. |) P
  17.     {
    # e, \- l" w; C! r3 ?
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ; Z9 E1 v! E. @, i+ g8 {
  19.     }
    2 p7 P4 \9 [% Y" {6 e1 N' v$ x0 n
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 B- ]% P6 j  W$ s
  21.     if(ret == -1)
    9 r* ^3 ^( r  {; t; Q
  22.     {
    1 Y9 p) h& M  V' C  l& H2 U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");, ?  k1 D# n2 z4 o1 A3 K
  24.             return -1;
    ' h& |; K1 ^6 j
  25.     }/ j$ U+ t/ F9 A* |
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 K2 J1 z5 l' J6 U
  27.     {
    # W! Y" i, I- n6 u
  28.             printf("Listen failed!\n");
    $ m8 P) h8 `! |0 l) W( w  Q* v7 y
  29.             return -1;* O& `- i* T+ ]+ ?5 W
  30.     }
    ( P, D1 {, h; e" f( V
  31.     return 0;3 K; P+ F: K) u
  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 P+ a; F' W3 G
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)1 m0 P$ r0 e: H" T) V3 h. w
  3. {
    : ^  G" w% i" X" [0 t
  4. 。。。
    : B0 I. b8 _9 V. q' d0 W
  5. while(1)
    # Z" \/ n2 @$ ^5 \& t9 }/ Z7 d
  6. {
    7 w$ V& @( j( Q: V( g
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);; T- G- r4 F4 y5 s
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    , e; Z5 ]7 ?* T) k. g$ B
  9.     。。。; L8 j+ n) k0 T/ w5 X
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' Y; K6 e+ _3 \! R0 k* C
  11. }
    % z+ C; i2 l8 ~8 h& S
  12. 。。。: l: o# |4 v7 Y
  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);
    / h7 S4 k2 Y# r  P- A. e
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    + y  V( t, y, y" Z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' f( T4 w  }. t: ~- n" a$ O- f% H8 Q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    0 ^& j) L9 Z9 v% y  @/ q3 j6 r
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    9 N$ O6 x; Q( }0 U, x0 l9 m
  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;2 z5 q0 C0 ^) Z% E4 M
  2. pthread_cond_t pct;5 d, x; }- w7 v# M# V* _
  3. int main(int argc, char* argv[])+ F8 F- L7 y4 ]  J9 k& J3 V
  4. {
    + ~% t/ |- U+ L
  5. ...1 f1 Z8 @' |  J7 @, D7 g
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    0 B: d! E: [' [; J
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    + c" y. H# |3 i
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);+ f  E' C- n! _8 w3 [& ]9 L8 I
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);* P  T4 x; q7 n
  10. ...
    ; X" Y+ s. n. k) V. _
  11.     while(1)
    5 X+ x5 ?9 X- [+ a1 C& {9 @" g
  12.     {
    / W" O! e- D" ^  |$ W: R( ]
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);* h$ I! t* C0 T% b* |
  14. ...
    $ ~6 n2 z$ k( M: |
  15.     }
    3 x* Z8 O4 ]9 O# _( {. p
  16. ...8 O$ H# ]& t  m& `. R# W( W$ 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;">/ o" y4 r0 c0 O! o1 a, V$ F
  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" \* S0 r* f7 @" @& q6 L3 ~  d" ~
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    " V) g3 c0 _9 m* J1 L  O8 p$ T, F# n
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    6 a+ Q" e7 p: Q- g  }* V7 L* Y4 {
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- d3 D! y! V( [7 y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", q) \) i7 W+ P
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"# c. D# }! j( ~5 |' x& Z; O$ ?
  7.     printf("preparing header\n");
    - m2 _% G1 e- g" _$ P, W# [8 r
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    3 K+ b, l4 Z0 j0 l1 {; {. Q' x
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \- u7 b% c& E3 ?/ D) T
  10.             STD_HEADER \
    1 B' z" @$ e5 d4 `3 N7 C5 R, C- M
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \% p! q. ]$ K+ A/ R
  12.             "\r\n" \
    9 `# B- \9 j, l7 q& A
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");& s( O1 l, Z0 e
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) i4 e  B' D% e! p8 Z2 E
  15.     {- W) I! o4 b. b, t/ M* ^3 `0 L
  16.         free(frame);
    # K# a8 u" o+ Q9 y
  17.         return;
      o8 V  G& h4 w9 @, k" q& 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" \$ H& c* g1 O0 Q, Z! C: L! R/ s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ( n& G0 }5 W9 c  x' f% v- i/ l( f
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    8 u+ m4 l4 p! v5 s
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    5 G) o  V, m8 [, F5 Q
  5.         printf("sending intemdiate header\n");( D# V# U8 l/ O+ {( u
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 w5 @* H0 l8 }3 w
  7.             break;' i  U; s* D" ~% T
  8.         printf("sending frame\n");0 i3 _  [: s% }4 ?% B* ~3 A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    . K6 n8 h  I6 m: C
  10.             break;
    % C6 `1 ], }  |5 F% N
  11.         printf("sending boundary\n");9 ~; J2 t% ~6 R9 r) c4 X+ ~
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");- E7 m  C4 I+ n
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ C5 f3 M7 j6 W0 y# r2 {' E
  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。


+ T3 _, |0 u) r  m  r" e$ W

$ ?3 @# j# z/ K: s9 l$ P, l
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:( i$ h6 N. b! l( O4 M
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    5 \  x* X( O0 e- z: B0 N
  2. {
    7 C( G! {# \/ T- i! T! J$ m
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    2 Z3 @8 x/ q9 Z
  4.     if(*socket_found == (~0))8 k3 p" C0 G5 g5 T6 I: s
  5.     {
    . o& f+ ~+ ^" S! O# Q' N% |# y
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    * r; b' M# r9 w1 |1 b- N
  7.         return -1;
    * Y! b- }6 ?' y: E8 `6 ~
  8.     }
    : q' F  F- R- _/ m
  9.     addr->sin_family = AF_INET;/ [2 V8 u# Y0 R/ o% s6 N" E9 \3 d
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 [$ ^1 Y( w+ ?' s
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' i1 v" a& s0 e: B% E1 \5 M0 a
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 m* R& n$ h" o  B/ m1 m( x& o
  13.     return 0;
    + T+ O4 j, F: s9 H. O4 |
  14. }
复制代码

4 F! R$ v9 t! R# V) V* j3 r7 n+ v: S& q9 Q. x* H+ k2 f* l
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:
. K- D( P2 Z% Y
, h# Y3 {2 h1 @! P- V7 M( v  m* k: x6 b% [- m2 o
  1. while(fend > 0)
    7 ?. m. {) _/ \' v# B- ^
  2. {
    ( P( E" \+ J0 X* z# W' g
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    7 b0 A7 `5 W  _  R; e, b* a
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ; D& p) l  e% b+ m# D7 _
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)% w* \9 A/ v' c) t7 {' d- P2 o
  6. {" Y& f4 u) S6 F
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;9 g" d+ f: m% r. f' a
  8. picture.fin = 0;
    : w$ ]& i: j5 P5 s% m( x
  9. }3 Y. a  C1 a0 T" [4 @9 T" x
  10. else
    ) M9 y' h* F% G- e  j
  11. {* F. C- A3 [' k  U* q3 y. e
  12. picture.length = fend;: D% U. `# ~" h6 |) G
  13. picture.fin = 1;
      R$ k2 J2 n0 X& Y' a  z4 g; A- N7 X
  14. }
    7 n2 z; E! g/ S) j" m; ~% }, D
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);: {5 s2 A1 E. Z( M! D
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);' p" x% `" ^2 `$ T/ Z6 T
  17. if(sendbytes == -1)
    1 ]8 |  n# U7 E  \
  18. {
    % `- D3 t2 q) m4 y& {
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");! [4 Y$ y1 O8 m# m
  20. return -1;
    4 G/ i& J1 [; `$ z
  21. }' ~, X+ w2 ]" G9 |1 _
  22. else
    & `: W  {2 W5 F2 e
  23. {
    $ B* n! d4 u' B
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;7 ]) f, K9 [1 x+ W( A1 n, @3 U- R; W
  25. }9 P/ T1 W4 l! `2 `4 K
  26. }
复制代码

1 N) M7 f% j& o- o2 K0 S# _, x  B
0 Z$ g5 |, e( w: t" P


% t! T3 A: ^9 O* b  K8 ?
( K. F0 s; K, e+ D+ u4 v6 ?* E. z: niMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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