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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 * x% {" M" O' o3 l3 |

+ V7 {8 ?, c) `0 L  m2 c

6 Z# T* y, W1 `. `5 P/ o

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  J6 |; p' |& M1 k% J: I
7 a) J5 Y( j4 ]# C3 @' _

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。


+ i4 |  `- T4 n) Z

9 ~6 \  Q$ l; L) J' f" 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。

    ' E' P8 }8 c/ u  H' {8 J0 U- d

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。

8 \: n( [0 X# j4 Y6 o$ b) o
一、HTTP网页服务器. i% q, J9 F7 E* P0 Z

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)( {( @! J& c4 ^; V, p5 \) U8 p
  2. {
    # n7 P3 L) v- e1 f
  3.     struct sockaddr_in servaddr;0 }. g: }# ]6 m& B2 O  B
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);  O# ^/ L7 N0 \; k4 Z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));8 B% k3 e7 M' s. y7 @( y1 O8 t
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;2 \! p4 @1 k) n0 @1 o
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, }0 i0 @/ Z) J8 d2 m
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);. z5 T" Y( L* x% C
  9.     int ret;
      [; f( q% V9 L0 ~$ }* |# s
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)( ]$ |0 E" G5 J' E; g; B0 X
  11.         {, N; I6 j0 B" K3 F' s! W' o! m
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);4 |" k7 J/ K/ @5 F( N" B6 P% U
  13.             return -1;6 l( Z. R! U- p3 E5 Y
  14.         }
      m/ h* B" G% \. g$ C1 H1 {
  15.     int on = 1;9 S. f+ K1 i8 r4 m" z; d
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)8 D  f2 w4 |& i/ B: A
  17.     {9 u- x" q, Y! u+ o, \& {- f
  18.         printf("setsockopt error\n");. j1 q( r: ^6 m, j. h
  19.     }
    - _2 B, f' W  e* f
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ d) i5 K# q/ E# ]8 f' D
  21.     if(ret == -1)& r; N  e5 P% e/ W! s& i! n  q& Q
  22.     {, u# N; G) b  t! J
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 x, L% E8 d$ n8 Z
  24.             return -1;# _. ?5 F) e  W9 W5 H! q
  25.     }* v8 u( L  |% N
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 b5 g; N: F6 w
  27.     {% v# s3 S1 C5 O
  28.             printf("Listen failed!\n");+ {' A; o3 r  D* m0 v6 H0 ]* J+ h/ H
  29.             return -1;
    # q4 q) N# [1 E3 a- }: |3 o
  30.     }
    8 I3 o! t# T+ k/ k# n5 J% p
  31.     return 0;- p4 Z" p3 b: f. g( H/ T  @6 i: p$ Y
  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);
      ]: F, i5 x; J) `  _  B" x7 K1 e
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)2 F, Q; i6 P6 }$ H" C( u) k. j2 o7 p
  3. {, D, Y% V/ a" W# `' d, x0 H
  4. 。。。
    6 V& D, m$ x4 x$ T1 F! R2 X- t4 M
  5. while(1)
    & {/ Q/ X/ N' N! M7 `3 W1 D
  6. {
    ' b* K% u' W4 N. L( }0 s
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);  h: K6 W, J( [& X" f
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    9 n# G! F% D) O. T2 I; G6 k9 A4 I
  9.     。。。
    2 q0 j1 K0 U$ p
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ o2 T: G* |; Y8 M: b) M8 w% v% [
  11. }0 }: q4 W6 U0 o8 \
  12. 。。。- m& o5 m$ f! A, ~) B' j9 R; A
  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);
    6 i- e* s& p+ g' N  g: n2 w
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! x# w" b; z% L3 \# Q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;7 Q5 A/ f3 c; I7 X8 z/ b7 e
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . T0 t, }& @0 F8 A7 D) r$ X# Y/ l" ]1 Z
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    6 Z/ W; J. 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;
    # p, [9 ^$ k3 g2 N! V
  2. pthread_cond_t pct;
    2 I' d2 h2 Q, ?
  3. int main(int argc, char* argv[])
    & _. D0 j. g$ `1 R
  4. {) _: X5 i! O' {& X
  5. ...2 S, L# |. }1 d
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 i: c9 z& C) \; n3 c1 o
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);1 z. v3 f, V6 q
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);; q9 p7 K: a2 f; I
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 ~2 M. ]* ^7 P7 ^! [
  10. ...( E/ s. a4 u3 W2 \& R$ D
  11.     while(1)
    , f9 `, E( G9 Q. Y) r8 P& x
  12.     {+ G6 q7 D5 U4 `1 f' m; n& w
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 P1 j: b% C# `/ N
  14. ...2 M5 c6 [' A  ~6 o" m! i1 w
  15.     }
    ; V: w, ?7 Z; N. `" i% ?! F
  16. ...
    1 N7 s9 R6 I! x: A6 c& ~
  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;">% P) T& \0 x  R! g( w2 e
  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" \
    & d7 m. }1 r  J9 V. s2 ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    , _2 K% p9 C# N4 _( `
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    + V' }5 \9 l/ U3 W- f1 }
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ) ^  a' l- G1 O$ T* r+ O* _2 s; w
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"$ T+ q" O0 g) K5 |3 I: T* ^+ x* D  b
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"0 q1 d4 u& ~/ m, ^0 K( @
  7.     printf("preparing header\n");0 f, ~  \5 _) `) c3 g7 h% F
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \% K8 t- X2 `7 |, T4 v' ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ d, d1 j: T8 Y  I, G; a
  10.             STD_HEADER \
    9 E4 z/ H5 s- h. z1 H, v
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' i: @' C9 U3 s; b6 }
  12.             "\r\n" \
    - I. |+ W8 `/ x* I7 l1 K
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      b9 O$ J! {5 X0 g$ g+ B
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 N- g# E( E) ^2 `' e' k; o
  15.     {* ?8 E* i% |* W
  16.         free(frame);
    ) I) j, q$ j( E/ P8 L7 L. o* r# p
  17.         return;5 n  x' V& z) e4 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" \( K3 m& Z+ D9 m) |5 T' g- _7 S
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \% l1 |) ~# b; M* m; `# R0 W
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \3 R7 T# d6 j/ _( M, ^
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);  j+ y5 O/ [8 }4 b/ k# i" z% `
  5.         printf("sending intemdiate header\n");) S$ n# Z, X# O+ R- J
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % B7 y! M* g5 O% \
  7.             break;: r. `( y& b/ v# s: ^# J7 s# X
  8.         printf("sending frame\n");: E8 o2 `9 f0 V
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)" q3 K; k" m6 B6 H/ b
  10.             break;
    8 O, v+ i/ y1 o; n
  11.         printf("sending boundary\n");
    , j9 f  B- c& A3 z6 M2 q: |
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");$ ~0 J1 ~% m1 ~- o. d
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" h/ X& F9 E0 e8 Z  l( o# 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。

1 O- t, Q7 E1 x5 z


, u4 I# {9 M: O; G二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
' s* ]# |; l0 e6 M
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)( F' b7 d6 B' D( }+ S
  2. {( u+ U7 m! I- C8 f$ s
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% z6 Y  T2 D' k+ `5 E
  4.     if(*socket_found == (~0))6 Z1 g; J# `6 ]! @, d
  5.     {
    + z, z0 l: Y# d
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");; i8 d# {" O1 l/ @
  7.         return -1;  ]8 N; T0 K/ O8 Y- ^
  8.     }% R  ^% ~* j! S5 \
  9.     addr->sin_family = AF_INET;1 i% w5 W. ?8 J. d* M- N6 c9 }
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);: D9 @' t# [7 V* ]+ q5 F' V
  11.     addr->sin_port = htons(port);. B6 V" P: s9 A& z$ i( d
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + F6 H: D0 b, v) E6 z+ u2 ?
  13.     return 0;  b2 W$ n7 W! C" {0 b1 h7 m6 @
  14. }
复制代码
# H( [: {# ^$ U# Y. P8 p
9 e6 @! j  h5 {1 U$ B/ k9 ^
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:
3 N( \4 a) H% k$ @7 G7 ^. E% ^' K% g1 j1 t6 g" V2 i6 [# [" y

" y0 g$ _% V0 Z
  1. while(fend > 0)
    ) L+ V$ C) N5 o! N
  2. {
    : B( u& L! F1 y; D5 N/ T) s
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    & K) V4 L9 S; ?# y
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);7 _% I; \$ }3 [( o7 v4 |  Y; v
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 }, Q8 M/ @" t5 M6 O. u4 \
  6. {
    ! u) N! m) e! k" I1 l% Z% n7 ~8 Z
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" Z5 O( X% s. C/ v; }
  8. picture.fin = 0;
    + R- f6 K/ J8 p# }, t6 G6 s
  9. }. X# ?9 g7 y' ~( X& `
  10. else9 A" R/ L4 e: h9 l. [% k2 q- J
  11. {
    # \! R; I! e4 }8 q; R( D9 I
  12. picture.length = fend;
    / n9 I/ D# i, H  w, \: Y* L" d: {6 c2 ~
  13. picture.fin = 1;0 E1 x5 A9 p; ]5 v8 b6 Z5 j
  14. }9 Y1 M* ]) X) ?! {  M4 c+ f/ e0 w1 r
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);' _8 D1 M3 |- @/ t9 G( s* W
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);2 D; O0 g* \6 V
  17. if(sendbytes == -1)
    2 p  Q' d, L. J7 h* u
  18. {8 K  m( o" d- F5 S3 I
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 Z2 ~; d9 _. p
  20. return -1;; j; I' F1 F; \! W9 m. |
  21. }
    ( j( k* G) E# n8 f* Q
  22. else  d0 L6 x. j/ [' y( k$ p) z, `/ d6 b
  23. {, c& l+ _4 `" S& n
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;7 r2 ?% Z3 O3 q' r+ K, V* N) D+ e
  25. }
    3 F, s( w  p! i* y+ ^- l$ B9 N
  26. }
复制代码
! Z2 r) U1 ~  c% F

9 ^% ^* @( k* F$ r% x


+ a) ^3 F5 P- z3 a  ^7 E: J/ \( j, W& G/ M# L
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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