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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   A3 {( i' r' G/ m1 K- d2 o) [
, n% O  u) M* L6 N3 t. }7 X

0 r! x0 b; p7 l/ N. N5 b

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* A" ?9 j2 y% W: z" c  j

: U( o/ V" O! i$ V6 K* }/ k

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。

& C2 x, d% d# y4 E2 x' Z/ q( i

( U; i& H' B+ C& m# F; t

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。


    1 z3 l* B; J  v( s. H

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。


2 N4 k6 i" _$ F" Q( V一、HTTP网页服务器. ~+ o: m0 A6 a  E" Y: O5 }5 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)& B! Q" q6 K6 s$ G% }; @
  2. {
    ! N" H  O& `6 X8 W& ~0 {8 o9 r
  3.     struct sockaddr_in servaddr;4 S8 P# O7 Y6 a! y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);2 N7 ^/ Z- Z6 }  q2 }/ ^) I
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    8 l) ^. A8 o7 U
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% o$ B# }. k1 c" q3 U
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 }1 b( x: q, G! D4 Y& W$ ~6 n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% {4 ~/ s- a1 N+ n3 P4 F, T1 \
  9.     int ret;
    9 ?% i, |) f6 ]/ i* T* t
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 I0 J( Q+ V$ M. n1 D7 h1 o
  11.         {- N$ T' G# o7 U9 [9 q- p
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);! Q- ~, T( ~$ Y* y
  13.             return -1;
    & e4 R4 b: `$ K. k- E
  14.         }5 E. ^% @: I* T: `
  15.     int on = 1;& c1 E" g6 G6 z
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 `+ x  v: N9 P4 z, `, T- v/ r
  17.     {9 S7 B% Q5 S% C1 u) u
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % O* g4 V( U2 A4 T# @' H
  19.     }8 K" q3 @* q7 w
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);! E$ }0 W: S, X* G4 s
  21.     if(ret == -1)) u  H  K5 v8 \4 @
  22.     {# w/ z* v3 A! q5 L- w
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 N$ ]! V( F7 x! R
  24.             return -1;
    + P. z" m4 C- {
  25.     }7 ^0 c- T" W1 {! c7 F" p
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)* x! m9 [' N. c" A8 B
  27.     {
    9 N2 u! \) T  b$ ?8 W
  28.             printf("Listen failed!\n");! H5 P7 o6 R( r  u+ o7 e- [2 {6 ^
  29.             return -1;
    6 G  U8 ?& O# [4 A' Y3 L; o  }1 i
  30.     }
    , K! z* t) \6 b( r
  31.     return 0;
    + }" G  Z5 M: K
  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);
    3 @9 g/ P% F3 U% x& D/ J: w$ J
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)4 c" y) L/ w2 u$ o
  3. {
    % D. ~3 W, x; J% m
  4. 。。。
    " B# {% w5 a0 g, z. f
  5. while(1)
      l' g& w6 j8 Q" `9 ]
  6. {
    ! l4 R5 v2 a& F  c* H' d: [
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);$ z$ O$ r) t) m
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
      Y  O! M9 \" b3 u
  9.     。。。
      @4 R8 f# S% T3 R8 g
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);2 e8 q) J  ^, V! O' v
  11. }1 @+ r; ]  s! R
  12. 。。。
    5 Y& S. Z) |# r. p) 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);
    $ \# h7 \6 \: I, L
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;0 t# M9 x1 m( |0 v' N7 L
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    3 G3 i% B( Z% _3 N3 a* j
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    5 O% ^9 ]3 x8 L
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);2 `# t' B- {6 A% c+ `: z& C) f
  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# F1 s+ {4 U
  2. pthread_cond_t pct;
    3 S* w& N# B2 z5 j( z
  3. int main(int argc, char* argv[])
    : o: w/ j$ x1 \7 c2 Z; ?
  4. {$ ^0 G) m  `9 h0 b& x( a7 i$ m
  5. ...' Y& A6 {. o. s: A
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    4 ?  l1 R' \& D1 \
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);- o) F" q, n, O5 w2 A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);2 S* X% T8 r" h! p/ W- y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);/ K6 _5 S% ~- D! X- d3 _8 m, F
  10. ..., N# o! r, r+ i% X' B
  11.     while(1)
    : U  z* B+ A  F# l
  12.     {
    2 u# X5 Z3 c; A  H$ M
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);/ S5 Z' I5 \+ _' |- B
  14. ..." `, l( t$ ?1 O0 u" D4 ]$ \% @+ g
  15.     }( h3 J! H: s1 @% \9 m9 {7 n  m
  16. ...
    - O7 L5 t7 ~- b1 g3 L' ?
  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;">
    4 r8 m- s# C5 c, V: T
  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" \3 O7 b/ x9 g7 B$ V' ^, `. c
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \. u3 g' K% q" u! s( Y1 p/ E/ l
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    % A- `! m: t* D" R# U1 d5 S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * B, m1 w- [. N" t, T2 q4 |# d) O5 Y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
      d  e4 {. ]8 f8 _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    - V& Z4 ~' M) e3 \. N
  7.     printf("preparing header\n");
    6 [5 z+ r! ]1 v) D# o( B# M9 p
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \3 W! h" {  K+ ?: L8 H
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \; ?: ^& G8 @& S$ p& P
  10.             STD_HEADER \
    0 ]* p" U, I5 h$ Q% Y7 H* Q# g
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 H0 t( W4 P8 g: A  g1 }+ U
  12.             "\r\n" \! P! A4 w. o3 j4 d1 b
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");: J3 N9 ]/ j; ?# X6 m) `( w. J
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* r- }3 O' G! g; f
  15.     {
    " n% l& e. j4 \. ?6 ]0 C
  16.         free(frame);8 b8 @: `$ w" Y7 i
  17.         return;% N+ ?, i! g" W6 \" ~2 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" \
    , w& _; k* e3 Z0 _2 Y6 P! ~
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \8 L7 w& F7 V, @; [; k. |% U
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \: q. H0 c# V% N+ Y6 ^4 f9 k
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);) X/ o; m$ d- G7 o- B' N+ M
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' o- y% j. h- m7 K
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) {( ^' c' k4 a7 W9 S! w
  7.             break;
    3 A/ K  Q. F$ y5 L2 `
  8.         printf("sending frame\n");! T& r( A' i& m: x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 y  \+ {# E+ Y' k
  10.             break;  n9 q% R7 C4 X! o9 ~4 U
  11.         printf("sending boundary\n");
    ! d; @+ l& a. N
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . d+ \( }# [( [% ^+ ]+ T0 `# s' d
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' \& ]4 t* {6 p  s2 ^3 Q" 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。


# j' U' G8 u! B


0 j# j' t" v. R  W) a; B- a二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:$ E; h8 N! S6 J) y# U
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)8 r" x7 G- n* m; F: W8 |2 D$ v
  2. {; I0 [) _/ h9 x1 T* e: Q
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);8 }2 T, e/ W' p/ p6 |. [" G  k
  4.     if(*socket_found == (~0))- T, e6 s. n0 h: X/ e: e8 r
  5.     {* j% L8 u3 E! w% s- g' L1 O  v/ j1 Z
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    - E1 o* J% H, e
  7.         return -1;# }. T# |9 U  F8 \
  8.     }; a; Z; \  x4 j: L" w+ U7 E0 J6 |( ?
  9.     addr->sin_family = AF_INET;+ t! e/ ]* s6 F
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' I) A/ W5 l" L( P
  11.     addr->sin_port = htons(port);3 N. B9 w8 L3 c) F) i6 v1 b
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % W9 u0 t& `( ]' _" b5 S
  13.     return 0;
    - a; p+ e* U0 Z8 I  }' Z# X7 a
  14. }
复制代码
0 \( U& |  ?$ {+ [
5 p* c  \/ ^) g
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:
7 @2 P8 O( @9 _- P$ u$ Q
: G9 i5 `" t3 P% ^
# G4 r( s# P' @" z  e, d
  1. while(fend > 0)2 _: y3 r. @( t) k% w+ h
  2. {
    * ^5 ~5 O% [# M) z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));% C9 m' e7 b4 a; u% U8 c
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);. t: }5 i. H0 x3 b7 {3 \
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    8 O* E4 z5 f# }& P" u, Z, Y
  6. {
    4 f# Y! m6 g; }/ R# X# @' M2 r! h
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;+ ]8 L9 I/ Q* O, {
  8. picture.fin = 0;
    . W& A1 \# ?1 W# O# _
  9. }) u$ H  E% U' n! ~
  10. else
    & \1 D) |, E$ c/ g' [  I) b: T
  11. {5 E% `( y' z! N  j. U
  12. picture.length = fend;
    7 A) {2 f3 u" v( B$ U  Z0 ]4 O% h
  13. picture.fin = 1;
    9 p2 \1 L  [1 D3 k' _# j* R
  14. }
    : [: f& x) I$ M$ v( Z
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);( @# D. A* x2 O
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);( z9 Y) k; G* M) u  y
  17. if(sendbytes == -1)5 {6 I. A! W( W6 N3 z% n
  18. {7 X) i1 P+ b0 k
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 Y8 o( B( m$ }; C+ v
  20. return -1;$ I/ _5 X" Q2 R# o$ _4 \; G
  21. }
    ! Y# D6 G4 N6 G. J8 M  \
  22. else
    , F* n1 [4 `* k
  23. {" }+ q  i6 S) Q9 Q' ]) R
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;4 c3 v! j7 z: t; c3 ?& i& C2 f: _# O
  25. }1 |# v1 ^) ]6 E1 T, @1 G* A8 M
  26. }
复制代码
' r7 P5 _* F" B0 C4 W: q

+ H( b/ M$ S) R5 s* {9 Y

0 a1 ~" L( N+ w6 E  A- g$ N
2 N4 k) B- U$ M& S# h, M9 N
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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