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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 ! g' {# n% e, L# L4 U

# G# H. M$ @2 r+ b: u

8 Q  P5 X) b; y0 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
! f$ T+ L, s7 t5 U
/ I  T5 M4 j( R$ N( R

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。

3 z2 T) Y( l1 L0 t4 [

1 \7 ?3 {' F( s  ], Y

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。

    % r1 ?0 m0 R% N" P3 Y7 T1 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。

! O/ R0 S1 x% f% C
一、HTTP网页服务器8 D% {4 _% d9 N. Z( f

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)
    - W$ O! |1 _0 t0 D* a1 P
  2. {
    1 X. h6 T0 G8 i; x; j! b2 r5 o
  3.     struct sockaddr_in servaddr;7 Y' ?% B% }/ e( I3 F. T
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    2 {( E6 P9 I( }2 A3 T4 |: k: m
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));' a% Q* F, A9 ^- N( @
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    1 {$ ^- W9 j( Z3 x7 C# k
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ o/ X0 O, S+ L2 C$ R  W
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    " U  {- Z6 `, l3 d  @+ x6 ]" H
  9.     int ret;
    # H2 U& _' z$ w; U  i
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)7 q9 t& j. x6 z: l& N, }# \
  11.         {; n8 z$ N2 f0 G& E( S2 V
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);$ m* F. v' N5 a2 X* h
  13.             return -1;, C3 v. Y/ ?: L9 M" Q
  14.         }$ I  W" f2 w% l* y
  15.     int on = 1;
    # T' S8 N3 k& d( b0 G' [
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)- o6 s! w0 @3 t6 M. j; G3 w* a  Z
  17.     {
    ! i; M3 C2 V6 ^7 g
  18.         printf("setsockopt error\n");/ E, n# B. f# e( K+ q& w
  19.     }
    " C, X/ u, `$ K! L  ~2 z. s( e% Z6 N
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; }7 Q  z9 Q4 I: Q; @
  21.     if(ret == -1)6 I1 q9 Q2 U& h6 V$ l' }  i
  22.     {
    2 |: {! f; G9 y
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , s+ L# o- y5 e& c$ n5 I" n
  24.             return -1;# _. j. ?6 v. T# m& A( ^5 M0 `  ^5 [6 H
  25.     }
    7 U, C; B% `4 G8 w% @  r- a# O
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 f/ d! _% H6 {" T' L+ W
  27.     {
    - i1 o5 m6 a1 t, [* @
  28.             printf("Listen failed!\n");
    / b! m/ r+ ^4 [/ ~% Y# V  J
  29.             return -1;
    * K" L; M! S- Z" P3 w
  30.     }
    0 Q  {, m8 O5 N& C7 G6 V% b
  31.     return 0;( P$ T- o( m5 j% V5 Q
  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);
    ; B6 \( O: s& f" ?& ^
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)# o' s3 ~4 S9 ~7 c3 q3 i6 a
  3. {/ ~& y" D1 p* a( K( w0 v7 ~+ U5 c3 E
  4. 。。。& m3 g. X6 S7 ~9 B/ Q' ]
  5. while(1)
    . D2 C5 l0 {4 R" R6 q; \
  6. {
    3 S$ p8 r* b) e
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ; C. W3 p& d$ Z+ ?4 ^' a. w3 u
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");& A3 \" Q1 A2 b* G! R2 o+ _
  9.     。。。
    - G9 @0 }2 w5 o' c1 F; n3 R
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);3 h' `' |0 z: S+ H1 f
  11. }( k2 G' h  C* ^8 T8 }& d" D- W2 {
  12. 。。。
    $ N  b& ]" S* l) Z! 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);
    9 _! q8 J  {. R* {: L
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;; n* P4 A' x# D6 ^4 D
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;# e- Y6 o  S% r) K7 V3 S! w9 S) j- E' F
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;5 V  i% V, G7 x+ `
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);# ^3 M+ F6 L2 x3 ~6 ~; r+ C
  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 u/ p! Z& d
  2. pthread_cond_t pct;4 v% G) j8 J; S* l* |
  3. int main(int argc, char* argv[])+ r  j2 N1 q$ p  Z1 A
  4. {2 V$ C$ O+ `$ [' g; D# h
  5. ...
    " F8 q. e, |' u( J& N" }2 E) J6 d
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ; g0 ]7 B! m# s' p5 C6 e
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    0 w2 @8 d) z- m8 B+ g
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);# L  k. J' q9 E* U; Q4 d
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ; t! T1 L( U( L4 X! j
  10. ...6 `; R3 }! I! H$ O$ b2 B
  11.     while(1)
    ) }5 z" s9 C4 m* \, J+ T
  12.     {
    7 N' b" ]# A, o6 w% l3 E
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " M' K& {/ [2 R, q. W3 U' d
  14. ...7 X* ?% o+ D$ Q+ u, Y
  15.     }0 s& L  X4 K+ E* T/ I& _7 V
  16. ...4 @" p3 X/ J9 X: e0 S
  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;">7 I, P( w( b4 q; j2 a
  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" \4 I+ V- o1 Y- E3 Z: {2 |
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* _/ {1 ?' x" Y1 F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \' t- `" `3 b  m. ]$ ~6 C" `
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ( N6 m" y4 K' [3 ]0 I  N
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"8 G0 l$ U+ X! k1 B; S- X6 \
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    * O7 s& `* D9 O. }4 p
  7.     printf("preparing header\n");# ?9 j. i1 {6 U8 }8 D: T8 ^
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \2 v: A- n2 t: F7 H
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \; L5 H' \( `. m* G6 Q- u
  10.             STD_HEADER \
    : G0 ^) c, W6 X, U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . a1 }$ P6 o% }  r! p
  12.             "\r\n" \
    4 g4 t) h% v5 u1 f* \
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");8 ~1 X+ V4 J- F% x. _) [( I: d
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 A6 z3 z. ?% c0 o/ z, x3 u
  15.     {6 z0 I: `- ~8 d  r- q
  16.         free(frame);7 y2 H9 Q$ G, l3 i5 [- U
  17.         return;
    4 L* Y) c# I2 t- I4 _7 Z  X
  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" \5 N% L- l0 w4 Y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    0 a4 w' V0 A# C. q0 P1 a( I
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \1 Y) E0 Q. [% N* o+ W7 l: D! K
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);( \. u8 u$ _# a$ v9 W) {
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    2 S; D0 E+ Y, q: k
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 l0 X& E. {! T
  7.             break;
    5 n, O2 u* @) |# V
  8.         printf("sending frame\n");! q9 M9 z& z3 D, b
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    9 F) O. r; a! H+ C7 Q: Q9 d* c
  10.             break;
    $ d5 K8 E; A( N( m
  11.         printf("sending boundary\n");5 T% Y$ ^& v9 R4 `7 O. g( K6 ?
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 O9 W; A/ ^' `0 y; D7 l+ o
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / }, o& }, F& Q/ K2 |+ O! e' |' R
  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。

. N( G. |+ |4 Q2 @0 C) B  |: X0 ?


6 X% D# `# N  ]) U二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) `5 o" `9 ]) n4 [- s
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)3 D" a' m8 Y- z5 W
  2. {* l0 T* k# Y- `* K
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);& f1 \' ^) u5 J& e# ^8 P3 z  {2 H
  4.     if(*socket_found == (~0))( q7 A9 Z1 @, E; Y4 @( D% R: E) x
  5.     {
    5 I* F9 h/ D' g$ @: z6 `. q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    9 j6 e/ H. T% K# g+ M! Q
  7.         return -1;
    % g9 ^+ w8 L" Q1 I! g
  8.     }
    7 Y8 g8 h) i3 F7 @) j7 K
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) h7 L/ d: p8 H. S& X; v
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 u4 m& t. P4 b$ O0 b1 w
  11.     addr->sin_port = htons(port);  e. G! ~# `1 K0 f$ y0 }
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);5 L6 W2 V. \# V* q& D8 x& ^
  13.     return 0;
    ) a( O& y, q. D8 k4 F2 m7 t: G
  14. }
复制代码

2 _- L- `! v& b( J, _6 T/ X  S( \" x: _, |
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:1 C0 r0 ~% ?- ?6 r, e, e

; `0 _7 @* O& N( S# L, H, L% p* [; Q
, s# w  W4 d$ w* r1 f6 m$ E
  1. while(fend > 0), q  W! B6 j" O
  2. {5 l4 i! f* b3 j4 R$ e) a! D
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));) k. Z: l) c, n
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ! L& `2 {* L5 t6 B
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)/ b2 l  _. W! j: W7 e
  6. {
    ; |8 o* S# I* ~3 Z2 D% f
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" @$ u* X7 l* V& ]' W
  8. picture.fin = 0;! Y" a. ^% M+ T0 ?+ Y4 F% Z1 E& ?
  9. }. [' X7 X& Z; S1 H9 A( k7 N! z
  10. else
    7 n) O. y, e9 z: F, X* r
  11. {
    & E2 _1 V: E! q) B
  12. picture.length = fend;
    * n' B- |8 C3 x1 @9 z( k. N9 H# Y
  13. picture.fin = 1;
    + D# ]5 B1 h5 u# o5 Z( [
  14. }: `: D9 [6 W2 a0 o
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 k) }6 X8 P+ `/ j/ x8 g: ]
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);# B5 i  L9 ~; F  r1 \, K
  17. if(sendbytes == -1): a! C- F4 C1 a. s& b
  18. {* F+ \7 J9 r) w8 p' s
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");3 W6 y1 Z+ Z  S6 E2 B1 ?
  20. return -1;$ r4 P" o8 [4 l
  21. }* H8 ~! _( ]/ m! I5 Z
  22. else2 G2 t5 D# D% z7 \
  23. {1 W& I1 |2 ?5 H2 X% p1 m6 w
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 [6 B7 t1 T5 L) d) }$ ^! {
  25. }. ]* V2 J) s) M, L
  26. }
复制代码
$ O, Q9 |) M8 e( ]: K$ E2 K

' j6 f, v, N, }" R" N" @/ n

# Y8 u, S* V' p. q2 ]
8 o2 u0 D) `* a& w2 m" u" V
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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