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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 w. G% n1 w/ K1 l
0 q2 W& ?. x0 B: L) c! \9 i

3 n/ B3 r& [' {

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! p$ g9 v. U1 L
4 p. g9 w; u) B

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。

8 O: J; ?, z/ V

' }6 p1 O$ F& o8 Z- e2 F

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。


    ! J$ z! h4 b( w' a$ o

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。

: i% f& a8 v) g8 Z; J4 I
一、HTTP网页服务器& }! ^* e8 y: k0 ^, ?9 v/ F7 H

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)3 @+ z. `/ J. b( Y
  2. {
    $ G2 z$ ^, w( \& k1 Y7 @8 d
  3.     struct sockaddr_in servaddr;% ~% ^# ?; D$ @* [3 p. P
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    & A# d$ L$ |2 n' J4 {5 s
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));  [' y" E6 L6 s  H- G
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;5 s8 t8 D) w9 B8 v1 ~7 r; V% P
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);" l5 k$ j$ L. ~7 ^
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% d9 C% A: S' p$ ~' E
  9.     int ret;
    * P5 R6 `# D+ Y8 {0 [1 D- s
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)/ y* x# _* w/ K( A
  11.         {
    , u' a; R. [, \  T5 Z6 O
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);9 _, h  P' t" J/ w1 f% q' u
  13.             return -1;' W' H# x, z/ r7 q
  14.         }
    $ d; i3 t2 {! `- M0 f" k8 \
  15.     int on = 1;
    4 b. D* e5 {! J# S6 J
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)# T, C2 R; f( \: I& E
  17.     {7 A! ]8 I9 L0 q6 {8 w
  18.         printf("setsockopt error\n");
    3 ^* {5 t, P, e0 \6 ?8 k+ O
  19.     }) V2 }2 S5 M8 d2 P  O7 p: g/ i
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);* X; K$ F+ u7 n
  21.     if(ret == -1)$ N' z; o) j9 \: f6 i
  22.     {
    ; {5 T: t/ `* l, W; L: A9 X
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");2 s: w0 y8 A/ ~: f
  24.             return -1;
    $ m2 M$ r7 S6 k4 q. r
  25.     }
    . M! a- k% Y, l* k% e# z+ k
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)* X" E5 c# o3 e9 Y2 [, g! E; u# ^+ Z
  27.     {
    " B' O& R2 W6 m9 p
  28.             printf("Listen failed!\n");
    4 a+ d4 ?" b, ^
  29.             return -1;% }: {' X) _) E
  30.     }
    $ V3 w0 M" Z. n0 d& f; `$ W
  31.     return 0;
    ( g, U1 s0 P5 g, [" y$ H
  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);
    5 d9 R6 w0 r  G( W
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! ?1 {6 H& z% Q, A- C5 B, `& s' ^
  3. {$ }. K& r' L" y0 O! p/ \; R
  4. 。。。
    2 n/ [5 b4 d! p, _6 W2 z: _# G
  5. while(1)
    8 ~+ Q! ?( A: |
  6. {& e+ r' M) X6 ^% u0 Y4 y
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    8 `! Y5 q1 y5 I. b9 b
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 \+ m4 s% d# S7 i1 V2 @0 X
  9.     。。。# p; B9 b* k: o1 m4 i) F; Z, m
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);6 M/ _/ w* k; u! \* j, i3 N1 S& z
  11. }
    + U0 W% L3 c( Y& A; E* f3 p4 @
  12. 。。。
    0 l1 x5 [$ y5 M+ k1 C
  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);; h9 `* |* X. E# g: ^7 i. W
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! j8 C& q, U. z5 K  U4 v
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    7 t' d8 R( H* {; s, V( }% L
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;! J! r4 f4 V6 y
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);& A: X8 ^4 u4 W" I! R0 B1 k9 d* I
  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;5 G" _+ e3 Q! }* A* ~) R2 j# s
  2. pthread_cond_t pct;) N" T+ ~4 {. Z% ^& {  K3 d) m
  3. int main(int argc, char* argv[])
    " R2 H: V3 b% _  v$ v4 w
  4. {" }, L' W4 }! F: z+ `; l
  5. ...! J! ~& T9 E+ c% g
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);' V! ^; j4 ~3 X- V* n
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    & L+ O4 r+ j7 {$ M7 U! c, {& h5 g
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    " D! y1 H8 j8 }9 O( d  ^
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    $ R8 h0 U6 O8 h! Y, `' r
  10. ...
    , O4 {2 _* j( L+ s
  11.     while(1)
    $ t6 h/ Z2 C  M& F, w4 h
  12.     {
    8 y* c& w  Q" b" j8 A$ J7 k
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . X7 b1 v6 e* p
  14. ...
    2 Z) }# j* v2 V
  15.     }
    " @7 W& x* z- S9 y$ C3 y& z- _
  16. ...* J$ Z' t9 a3 h# s) }* B/ x
  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;">, [1 V7 ]- x) Y" v' g) W( h
  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" \# U5 t$ P" z" z+ p
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    % b+ q1 c: _8 e6 X2 [
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \! S/ R& t* D* Z+ n. X
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    3 {% m$ m& ?3 m1 O( n
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", Y: D. z/ R; Y% F, X) B( e
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"* S2 ~, w$ d* R! Y8 ^' ]# t+ D, X
  7.     printf("preparing header\n");
    3 E( q! B9 L/ W7 V" w) I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \+ D2 P( F- E( w4 L1 K5 K. I  d
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    , r7 ?1 x8 O" {
  10.             STD_HEADER \
    * @$ B" Z3 X* |3 j+ ]
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \" z' n1 ~, }" R9 ~
  12.             "\r\n" \$ v2 |7 J, m$ v- S/ c
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");# T* ?8 O( M- f( m, i7 T
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      ?' \& _0 ?6 e8 w
  15.     {- n) H: V. l8 l" P5 V1 h/ k
  16.         free(frame);/ ^. {/ F2 y8 l6 n- _
  17.         return;
    - k0 ]+ y( ?; v6 t( I
  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" \8 E% A: ^/ K2 L$ G, f( `
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    + f, @* G! U: l& b+ }/ ^* I
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    * d2 c2 f. q1 ?3 y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);5 ^$ L( g5 V1 b
  5.         printf("sending intemdiate header\n");3 J1 j2 o, L( s
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ _" R6 e7 k; n. U5 q
  7.             break;
    , ?( M" |) D- t# B( X! A
  8.         printf("sending frame\n");
    1 u8 S6 s3 y! D/ Q' t3 H, ^
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    2 L% i8 e1 {0 s# A+ Q+ o& C8 G
  10.             break;/ ?/ Y! [8 k# D; E( O) x
  11.         printf("sending boundary\n");
    , k! ?+ Z: K' a$ D3 a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");; c0 u2 w/ c0 W! |$ R
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ x, \1 ^6 x: s6 f' H. y! U
  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。

; k( J% I* R) b" m. W0 U

; q5 b9 V% e. O# ~5 L1 @/ A0 c
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:# |4 Y2 x, C- T! m+ j9 h
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)% V/ O: {3 Q, m7 t
  2. {( w4 i. ^( }. P7 {7 ]9 p4 d5 k7 I
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" a! k' f& |7 X8 A2 m/ H, d8 Q/ x. `
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . p1 j' ]* D" x, O9 v& V
  5.     {
    ! q1 K& H3 Y' o& K$ @, K+ f: N% ?: X
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    & }' O# |" h, B5 c3 M5 c
  7.         return -1;$ R6 p" S1 M, F* O9 H
  8.     }8 s2 n- u' \, c% d
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    : r$ u6 }7 @! c9 h& p0 `3 p0 \2 @, U
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( v6 S2 x5 F4 v1 E1 n
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( _; s/ |% s7 R
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 E7 P# Q* e2 k* E7 f! {( c
  13.     return 0;, f# z  C" w  p
  14. }
复制代码
6 N+ Z# E3 O7 ^

; r. h0 d4 Q. @: |9 w, t- 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:/ q+ q" J) p  A) Y9 n- l& V

5 d! }  p9 u1 a0 B1 B" T; I) t4 N5 P3 K3 Z: v9 S  A& d) K
  1. while(fend > 0)* Y' h5 M; X) r, r6 M3 r. H
  2. {1 w; w2 y  G# U" k
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    : x; v9 p3 w6 R) I4 i. Q# Z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);9 j; @& X; z8 {* d# D  Q
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)# K* ], |/ J9 V+ j' T
  6. {
      U9 H: O- \5 B" S$ h( o: T
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;% l4 a" M9 R! g$ _
  8. picture.fin = 0;2 b/ U7 l( \+ t
  9. }
    $ F4 ]1 ?% m8 o% J
  10. else
    ! G. O2 \- \, V5 X* K! z0 A2 i% o( x
  11. {
    ( W+ c0 [" z% j& N" ~
  12. picture.length = fend;
    / T/ N3 q: x/ e6 X2 a
  13. picture.fin = 1;3 `! J7 a( h- x! l( o& D. V0 G
  14. }
    4 C4 m) X% z* R4 X
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);0 ]5 C. B1 v: w, C4 X  s8 x
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; L6 g. G2 c. W
  17. if(sendbytes == -1)
    : J6 h; G% `' T+ Y% W/ r3 F% j/ d
  18. {
    : R* v& n9 Y, B, Q1 {  }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");; y: X! Y6 R, O( O2 z' G
  20. return -1;8 ^9 v$ Q" H- S1 f3 g1 b
  21. }! L$ P4 V3 i& s# ?. h0 w
  22. else
    - t& [( L) b# ?  x6 {. |
  23. {
    ' {4 J8 D! a9 V4 o, Z5 A
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;! d0 _" l- T8 S: ^# n. ~1 y. r) b
  25. }/ z3 i7 [( b- f
  26. }
复制代码

2 \8 ^1 o( ?/ L
8 N) Z7 _3 n6 ?0 D* V( P

7 F/ m. U* Q5 V# k
6 Q+ ]- k5 U6 `1 T/ H* U# w
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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