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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
* M0 v' t2 n4 F$ V9 V' _+ u) ]% L& h0 [


, ^. m) f0 s. Q- N' _9 A0 r  L

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
: X; ~) {& \$ N8 T7 f, O1 X. Y0 q- J- _; i% F# \+ U' O* _' n1 [: 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。

7 B: F4 P) m3 M1 M' I9 P

# m+ E% s( n" @! L  R0 }0 ?2 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。

    - A" r% C  o1 k

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" E6 U# Z$ ^; d4 `$ r( N6 c/ |9 e
一、HTTP网页服务器5 l4 N5 v% A1 I# }

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)  z0 Q1 ^' t/ G0 f
  2. {( S/ }+ |; D1 D$ R: @
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 J9 A5 m& Z- \! a9 i3 U% I: U
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);8 ~) i; H8 C# R4 T7 M+ ]' Y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ! |( L, Q, J5 ~6 N; [# R: ^( S3 }
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;9 F; `$ C/ m' S( `: Q/ g
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 [! I& U4 z: @0 s  I2 u" C
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ) u0 D$ @' \- \- @3 ~, d9 |1 V/ I* F
  9.     int ret;
    4 B0 e9 t/ i0 @, K! J! G. E
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)( W7 ^; A! Y$ d# l: j1 W/ N
  11.         {# [) `8 X" G, d4 E  i" Z9 Y) w( x4 J+ x
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - k8 {; r5 j  b; f
  13.             return -1;* u3 E8 i& J* n1 ~$ y4 ^! ]
  14.         }
    7 B% b7 A+ L6 X  h8 y
  15.     int on = 1;
    # D. Y& N/ C3 N/ T
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)+ a. u! |6 {2 S7 R; I
  17.     {
    / \+ Z( y- E' X, @
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ) U' H) P- [* _  U
  19.     }$ f) @3 m- u! \8 G! _' {
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);+ S4 K: k% F7 T  n# Q
  21.     if(ret == -1)
    ( I9 v6 [) H' w1 P0 Z) N) [
  22.     {
      {/ t/ \  e- A. O; ]
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");" U" e( J, C# \7 N
  24.             return -1;
    0 |* f: A9 @* ^6 G6 R; W/ \
  25.     }7 u( s5 b/ L/ f1 q. O) W1 ]7 _
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1). |9 ^' q* h$ x
  27.     {* h0 w; ?) `" V: {9 K& m
  28.             printf("Listen failed!\n");4 Z& h0 u% w% G3 D' q
  29.             return -1;
    ' T! u! j( k" E- i
  30.     }
    9 C1 N7 c; y1 k
  31.     return 0;' V! s+ A6 V: C2 o5 T
  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);/ j7 Y; ~, U4 m) H8 h% }
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! ?# n" b# F& m2 j
  3. {5 J# q7 h) ?/ D2 X) P% _. T
  4. 。。。4 S8 k7 B+ m8 U2 q
  5. while(1)
    6 f9 p7 S% O; S+ T
  6. {
    2 }: G8 G3 }$ i& c8 r; l
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);' V" c3 ?. K$ E' p; t( k  T
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ; ], h+ o% e! I: Q/ o5 g
  9.     。。。
    ' x9 O$ ]* P3 T/ I* B& T, y
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , `& ?* A* I/ w) H( N. T4 h0 B
  11. }
    ) s- F& U  ]$ p: s9 M7 f4 z
  12. 。。。  e* E- Z! Q+ M0 o$ A' Z
  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);
    0 |, n7 ?# j" n1 ^' q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;3 K/ g2 }" \: `* ]: w
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;9 X; P, }- D0 R& m; ]
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    # e# M+ ]  B1 r& f  |  @/ m
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ) _5 K! Q, v+ L2 A' 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;3 Q7 A0 H% n( ^+ C' J
  2. pthread_cond_t pct;
    ; O- j; U% p& K/ A; U: ?% O
  3. int main(int argc, char* argv[])/ ]! I) d9 U+ `
  4. {
    ! \6 t2 `6 i, d# `  m
  5. ...' Z1 n9 o! B6 s1 h2 Q5 K
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);9 I( M' u) Q  {/ F4 F9 g; K1 \: r
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);( L8 S4 X" }5 N* F# z
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);1 i! u3 m1 ~! A' x8 L! W
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ' b/ n$ y- d- m
  10. ...
    $ ?( Y* C9 F( h" O4 ?
  11.     while(1)
    1 x" d5 l4 j7 c6 ~: k+ ?
  12.     {1 t' _3 O) L, Y8 Y* v! T. P/ r/ c9 M
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! ]9 Z8 H. T, _9 ]
  14. ...
    4 r! Y  P& w7 l! _5 [* f$ q
  15.     }/ }! x3 ]" e! m
  16. ...
    ) r9 J8 h( U" S2 `& R! n
  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;">
    3 T  i! M) ^0 D$ r
  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" \
    8 O* n# e! u3 s8 l2 Z  d7 G- |
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \! S; F' I  o; s8 O/ @  S. o# ]; K
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \* d( S) Y& }% T1 d( P
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \: i3 h* I& K, w, E6 e
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"9 j! ?9 t+ f. S1 l# i. |# a8 V
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    * g" |/ x$ u2 L2 t) F4 M* ~
  7.     printf("preparing header\n");% V8 V1 {4 Q+ r& D+ V2 R5 D
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    2 I4 P% p, P$ c* L1 w4 v. p2 T% G
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    + p% X" S, l- c7 F  J3 Z1 z: i9 [3 b
  10.             STD_HEADER \
    $ I1 l7 t0 Y  L
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 m& H5 F9 m* s. @8 c6 G
  12.             "\r\n" \
    - Z- c! i) i6 f5 d- `# _1 m, f+ W
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / l! H0 O: o) ?8 T7 D+ J( r/ T: F
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; `' K1 `6 G" n& b
  15.     {
    . k7 B" e- r0 m3 v4 y0 \
  16.         free(frame);
    ) E" ~. r4 X0 R* e+ ?
  17.         return;8 h/ B: `# {, h1 |8 X3 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" \
    3 B+ M0 r# F7 Z8 J3 @. M- z
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    6 x5 p$ L* y8 K0 B4 l
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    & F- m& V- u6 E
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    * A% |' T) {  x2 v
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' f8 p3 N( T! H0 n3 v: v
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . o* ^, Y/ e, Z6 }6 L* ]
  7.             break;/ y+ f5 A: S& w
  8.         printf("sending frame\n");' v. I6 I/ y9 D! n5 b7 ]
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    $ P- ^4 t& J+ o& B" h8 a) D" ?/ c
  10.             break;
    * P; u7 w- K+ O) H9 `7 v9 w. A
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 H. O/ P, C8 v" _9 B. ]8 I
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 t+ t, e- Z4 v
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 G( \" B+ m: w' m  K
  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  w% D* j! @2 [


2 c6 ^3 J4 q4 `5 ?; m3 d二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:0 [* M0 D5 {3 h# b$ f% I1 O
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 S2 L0 A- E# h
  2. {7 |$ m4 v8 Y2 J! Z( @( S
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);5 l( r( k/ h2 l! W
  4.     if(*socket_found == (~0)), |3 a* j  f) M5 {# f
  5.     {
    , N6 N) M# t4 k
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    - j, L# s7 n: n5 n3 }0 w
  7.         return -1;
    7 N  n7 m8 ?- k/ q7 W0 n
  8.     }7 X# z# n4 A7 A# M0 w
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    / W+ s/ z* n7 `3 T- F
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ a/ p- I4 \2 U, ?, k5 l
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 G6 R( \3 @9 h! [" }" P
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);' k7 u7 B; n% B, }& ~% e4 u: I+ I
  13.     return 0;
    ' B( O% A; r" ~, G) ]
  14. }
复制代码

: N1 Z8 Z& T$ K% f- x3 ?  f0 S) E% [" o; y- j7 p9 |  R
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:: f% M( {% a' o: K( w0 s4 \

# ~# {" O4 z& \( @# ]4 z0 i; L. D! T5 {5 t( k1 g5 ~# ?! @
  1. while(fend > 0)2 S8 Q* f0 `' [' y
  2. {
    % P3 J$ w) N& }$ |; _9 z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ! F" \3 |5 a0 Y
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    6 m7 v8 o3 t. V! `8 ?9 u! j' i  H1 B5 P
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)! d7 w0 ~* D4 w( U  G$ u
  6. {& P) N1 m6 ]4 Z5 D' U( z
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    - l4 d8 B( F" L/ O
  8. picture.fin = 0;6 W( \3 t6 B  h  R6 w2 ^
  9. }
    , k/ Y/ u" y' q5 e  A/ h$ [
  10. else" |4 {5 G7 V+ ^+ `1 A  p
  11. {4 }. X# N) ^# c- m, n
  12. picture.length = fend;# T0 A2 N/ I5 n5 b% o
  13. picture.fin = 1;* p' \7 k/ p" q# S
  14. }3 ^1 V4 D$ X. l% d
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);! u7 o7 {1 {+ ~: D1 w' Y; |0 {+ L
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);2 r3 T+ O# T+ x3 g
  17. if(sendbytes == -1)  S1 W! b  }  m+ ^
  18. {3 e/ v3 A" {: [: d. v( R$ |9 m
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");7 n5 h* n. j7 c8 S3 i' L* D
  20. return -1;7 `8 e$ k8 o) }* J4 F5 Q
  21. }
    * L% E6 N' i/ H" r
  22. else
    $ u  _0 [) K3 z! h# R7 l+ Z  Y% ]+ x
  23. {
    % W# P2 p7 t5 q8 y+ `
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;6 ?; D; J% E" f+ K( H* w
  25. }6 k7 Y7 F9 s2 x( n0 ^: ~8 }& X& l# ?( H! \
  26. }
复制代码
# _1 e0 x2 ^0 g5 B; a' k
, y- p8 N4 M  R


- d4 |, c: i& t6 \' U8 P+ o6 B3 e' p+ l. O+ h5 l. b: e/ V
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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