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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 V$ M/ R+ L% O! k

1 j8 w0 F7 k" g' o7 _

+ J/ z" k7 l# J& H" J

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; h7 z1 v5 f+ J; o* |& l; P

: Q* A* ?% _1 r  ?: E: s# 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。

9 ~& ]! R! G4 r8 W* U


: {. _/ [# V9 {# C* ]$ z; ~% r; `5 {

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。

    + k5 E6 Q& ^6 P  F% L7 F$ V* E

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。


* N8 L9 b$ Z4 }+ E  g! C6 `一、HTTP网页服务器
4 U- j4 k# @" z+ n

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)1 z9 I5 |3 ?; y: `& ^* F7 s
  2. {: G& O( O) K4 q. V  v' d: S
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    1 z, t4 G' o$ v4 c
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    7 F. y1 N: P5 b4 R  i1 A, i
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));& T1 H: `- o  U8 h
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    7 i2 C7 P/ j. s; n( j$ [) x
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - T/ F  Z: `& }+ \+ q# U
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    3 A* z7 J" F, ?, N7 N# n6 d5 K
  9.     int ret;
    9 \3 H2 M8 p; k, T; i" U
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1): ?% k5 \5 J3 y& W# m
  11.         {4 i$ o8 R# G/ p) B( X  u
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 v& Q' \5 F! A. L& h: J& D
  13.             return -1;
    . c5 \8 ~1 T) M# f) ~2 N
  14.         }
      Z/ Z: u/ I( x* v( b
  15.     int on = 1;3 W3 L% h8 Z: u
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0), E9 ?6 `$ Y3 ]3 n8 Y: `  L
  17.     {
    $ `( v5 A1 f. F$ M7 q
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ; \  q! G+ T  l  s
  19.     }
    & Y( `; A; w+ L5 x6 Y: q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % W2 ~3 ]0 d3 B
  21.     if(ret == -1)
    : N4 B  u, y* `( @' i  d
  22.     {5 R+ _: ~/ Z) O
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");+ n; ^3 o3 g4 t* o
  24.             return -1;1 b) \+ \3 k( W8 K; T* V
  25.     }
    * S* r: ?) x/ {) f! S4 a6 y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 n5 d3 F! L1 e
  27.     {
    " W4 `6 F  Z2 z  i
  28.             printf("Listen failed!\n");
    3 m$ C2 |% ]2 K2 n, L0 P7 s
  29.             return -1;$ a" K; h$ t) x! z+ L1 o
  30.     }
    5 L; u- J0 a! ]# x& r8 B) [2 i
  31.     return 0;
    * a/ J- n( M  n
  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);
    0 y( _0 s) a! G( P, |$ t1 S
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! f, p$ T' M3 M8 f: r1 L
  3. {
    ( I0 E) E. e' _  q( Y+ N0 Z
  4. 。。。0 F5 X: i  S7 L" m) A
  5. while(1)
    / a) `" S; \9 W3 }' ^% j) S
  6. {/ K4 h% N1 [; R
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);0 u; W2 p1 o: Y- f
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    , y6 t1 A6 f" \) ]3 a  c. d
  9.     。。。
    6 z; G4 Q; Y/ J) {0 O
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);4 g8 {2 [# k0 W6 d+ b' P. l! N: _
  11. }
    2 x# W& c0 F7 K9 d, [) J% c. T
  12. 。。。- F3 W+ \0 s: }# h
  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);, x3 y7 B* V* ~9 U+ n* t3 Y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;% [& {, U1 B# q3 j
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    & @! o# H; n2 d) v# i, }
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . y6 J9 T' X- f3 N- j0 c+ b
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);( t* Z/ H5 f  Y: M6 s) s# ?* w* u
  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;
    : f; M- \( l3 ~, o" [
  2. pthread_cond_t pct;( S, T& @$ M  N. p0 x# c4 j
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ; ~+ O  Q( t: Z) D. d8 [# k- U( @, Y
  4. {
    ; K6 J% {. t. f& S/ i+ c$ c' ?- a
  5. ..., g9 @2 B/ J9 y, E' o3 d$ j6 E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);$ y/ I5 L, m* z9 l5 a  a1 c- G
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);8 d8 g6 `! V9 n0 c6 I4 b' R) _5 F5 W
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);; `, s/ j2 P4 d4 r& o" O  V, `6 w
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);' V1 u* \3 ^8 |' j
  10. ...
    , K7 ?3 d6 b, z1 \# e+ c
  11.     while(1); f: Q) M7 `3 n2 t3 l" P* X4 L
  12.     {
    4 A# y* }% ~4 C! A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 K8 T7 |& H1 X; u0 [6 r) W
  14. ...
    ' F& i) R% w  Q* y9 r( {
  15.     }
    5 g9 m/ G' Y/ L7 q
  16. ...
    ) r, Z; c! H4 s6 ^; w) h' [! _( ~3 d
  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;">( p3 c7 C% 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" \
    ; |! D0 q) b' x; K3 R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \& F0 `# `5 q( \
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \1 w4 S4 q% p% T. V- k" ^  J
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \1 t1 y( H$ C2 t; W, S; m! O5 i0 M
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ! Q& c7 ?8 j4 G) ~3 O- |
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    2 `( \8 N# N* X$ a4 R8 [
  7.     printf("preparing header\n");: ~8 C" H1 ^7 \( b# r
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \1 F+ M* v1 l1 d3 W
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \3 a7 I8 z2 J- Q
  10.             STD_HEADER \
    , z! }* x% k- h( N2 X( P
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 N" x+ S0 d& {% u+ d6 Q. x. K
  12.             "\r\n" \; H( K! o& Y0 a9 y% {
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 N# g& ^' k2 _" g" \2 p- B- b& F. T
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - Q( I# q: v2 E& j- S3 G
  15.     {/ g! {; o' ]) q. _/ G  S/ c4 ]5 H7 Q
  16.         free(frame);1 `: d; T) W$ y5 R! B% Q1 u
  17.         return;- D/ f% B3 U- b9 ~' F
  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" \
    ) p; _: I  x3 w  P; u' b9 U  M
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \% Z# r% c2 \2 ?' \5 q8 d8 j
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \4 ?& |  |5 ?, f0 H) \& Z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);0 o5 r$ \/ ?$ ~: {  U$ [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ) w5 D0 [7 v/ y$ p7 l7 B
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 l3 B6 @5 y+ g  W4 D) j! @' X
  7.             break;
    9 t* D% n# c1 n2 ^' R) c  u/ N  D
  8.         printf("sending frame\n");
    , b2 y1 `( e" O6 {9 f
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    & s& N& v$ n5 ?( L. Y. r
  10.             break;' x' T1 W, ?" P5 E1 i, V/ U- C
  11.         printf("sending boundary\n");; P5 E5 B7 w$ s# G/ L% Q$ u+ v
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");2 j: v$ C: ]  l) I
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): D& _; |3 _3 P% p# D/ s! T3 x& I) ]
  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。


8 ^6 R+ J, W* O3 l


. g  n4 |; _( V: ~) o5 n' n二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:9 {- p7 P  n8 F3 S2 i; B" g6 N" |
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    + f& t/ X# `) k0 u4 e8 d& ~
  2. {3 k2 u6 V$ M" I& d
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);- `4 @% |1 H9 p+ C6 A& h
  4.     if(*socket_found == (~0))
    & ?# e  \; ^: L- Z0 r7 v
  5.     {9 L: A) {6 |0 a9 S8 v# q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");% u# t9 ~1 V5 x1 a& V
  7.         return -1;
    ) |) |/ b3 a/ ~! r# `. S
  8.     }- ^8 t+ y2 J& G% P
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    5 C! a; c- Y. k
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. p6 q% j# v( ^2 s7 [% o6 t
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    - |( P+ ]! h7 k
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ ]% Y( \4 \# `  c
  13.     return 0;
    # a  A9 k& I. {8 F
  14. }
复制代码

* R$ b, n9 M4 C  a6 l1 {9 e5 P# K8 _- w! `! 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:- I  a7 S: }7 d
9 E5 t) B; f! n$ v# u

( a8 U& w  V2 e, m' Y# Z: @( R
  1. while(fend > 0)
    - i5 I' l$ ~( [& O& G" W* Y& A( Z
  2. {
    / I5 O0 X& }6 l. W1 U- s3 h& a: q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    # c" p+ ?7 {6 M# X/ L
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);/ `! r- F- }2 m" X4 L" a
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    " B8 Q0 X0 L/ d! m
  6. {
    ) w' c/ i6 G( ]% q8 M" j2 Z
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;, {) ?% {: f6 Z$ e& p; i3 Q5 W
  8. picture.fin = 0;1 l3 @/ c$ l" d/ g
  9. }% A# ?  v! B" B4 G0 |: N
  10. else
    ( t' G/ ~: Z  x& Q0 o5 }
  11. {3 D/ ~5 w4 [) p% \: l- a3 O& X8 l! d
  12. picture.length = fend;* h/ j9 I, G, q
  13. picture.fin = 1;! f, Q6 e: O2 P- u8 l% F
  14. }
    5 Z' B, T" l6 y1 k% u5 g
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 J" v* K+ f# p8 L( b8 ^1 _
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , R& L( L; u$ R- m" w; _7 t
  17. if(sendbytes == -1)
    9 e3 G  b* i7 V0 n  x- n# i
  18. {
    6 G8 B4 L+ A( }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");3 g& y. ^- U. U, D# [- I. I0 \; p
  20. return -1;# Q6 j. S3 |4 G/ D% K# E8 [
  21. }1 D7 J- L' e) M0 i! a0 s, h# w0 y/ p
  22. else
    # c. }. N: m$ y
  23. {( n/ l, J( t# q. s- O
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;9 Y+ n4 F: v* \3 g% Q2 N( X$ j
  25. }
    ' [; ~' Q/ J1 k* b( u. C) ^
  26. }
复制代码

8 j2 m) @& h( i8 |  o' c$ ^, l
6 x" C9 ]+ o' I9 [: c" c1 ?5 y

. d1 t7 r6 m1 E$ X! z

! w* K" Q, t1 FiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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