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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 7 h4 H" ^0 |, d( V0 O+ q& Y) L- ]% ]

+ c# C" ^8 q+ _! |* N3 [


; U5 o6 |5 d* u- a3 i, w# x& V

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
# u8 p0 x0 H1 o# o
' v& r. Q: R# d2 z6 P- S2 v

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。


# C( s  c8 o3 f4 X1 o+ \


' N; f2 E, H. y+ q

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。


    4 J  O4 D" I9 F7 r: i' H5 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。


& R0 ]7 p+ T8 f0 \: ^* m" L一、HTTP网页服务器
" C2 X$ m1 L9 o

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)
    ' q- z2 Z  ]4 d1 b, G8 e
  2. {  Z9 u4 I0 N9 o& o5 Z. K
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    . t' k: Y' N, k. v0 c6 R
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ; |# Y0 ?! K% J4 V& H" i5 `: f
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));) l% u' H3 m6 q# [) g. p
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    % M# G( N2 Q# A7 R
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* m1 ~: a, Y( w
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    2 U+ F! a; @* m* a
  9.     int ret;
    7 `3 s; ~$ t2 ?( h
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 G6 T; J/ L! S
  11.         {  [( T) g$ T2 g. j' G2 c/ Y$ @
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);8 {' u0 C* l, J0 N# X! B; o
  13.             return -1;# C+ G& O2 n" f2 a* M4 x
  14.         }6 [- N1 _& J& m! `# s# r
  15.     int on = 1;
    * @) N, v- q8 r7 V6 s
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)5 m  J* l$ J% w) X3 b$ V
  17.     {
    ' N6 Y. I( ~4 G: X4 i4 |" ]- f
  18.         printf("setsockopt error\n");
    3 _; U1 n+ n+ ~! R
  19.     }9 Y# V0 n: R6 E( I5 k9 G/ v
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 `9 }2 _" P4 m6 r% j
  21.     if(ret == -1)
    " c, R1 v, J: f6 d# a) q
  22.     {3 I- x" j1 V, F$ A' s
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 C/ T# @3 |5 O6 [: @0 w
  24.             return -1;
    - ]6 Z8 s& i: v) o
  25.     }- }0 u5 G# Q' j  j, |, e
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)& F6 `$ `/ a! h  r# x; F( }; Q3 k
  27.     {
    2 ~, @" P" H0 W8 q9 s
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , H" p$ j1 x7 V' I" E0 ^$ I
  29.             return -1;( O% |: Y7 ^, C$ r/ S
  30.     }
    3 e0 K% b5 Y6 K0 x
  31.     return 0;  g  r4 W3 Y& Q* k+ Q* c1 [7 _4 Y; z
  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);
    * ^: S# \4 h  x. M
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! o/ F7 h/ T+ g1 @1 w
  3. {: ^2 t& Z- v5 Z
  4. 。。。% L$ j2 V+ \& w* K! O+ v
  5. while(1)" k' A3 n2 v4 j! c1 p& G7 B8 n# o( U5 O
  6. {
    1 G% L2 y2 g. A& R3 J, }
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);- p# N/ e; B; r; ^- p
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");& R5 v- q% Y; H! Y
  9.     。。。/ h' N" K" f% Y4 r) }. u$ ~; P- w% M
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);& p9 j0 l5 N& {7 m* d! U
  11. }7 i( N& D. J5 p. P# L
  12. 。。。
    ' e4 R+ Y0 Z& y: I
  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 Q4 h) n9 E+ C/ Q' ~
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;8 h0 R' ?$ Q/ N- D8 g1 |
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;1 {% `# _4 a1 [% ^
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ( \9 L$ H6 B9 [. q6 e. _
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);! Q/ F2 I3 w2 K  c! P
  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;
    # G4 T: @6 m& b; D. s; w
  2. pthread_cond_t pct;1 V! @  c) @: J
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ' D; a, c1 v7 {* g  E
  4. {
    & [2 }) h; \' E% Q" k, w5 b
  5. ...5 n% @2 @0 D' e5 X% y- r; S0 L6 z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);) W! ^5 y  H* K! v
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);7 m+ H6 J$ T" ?4 C5 C. {& [
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    3 r/ C7 G( {3 v
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    5 G6 A' Q; S3 v8 z/ E% v
  10. ...( I7 k2 y2 ]; u# D* M; t+ ?- P
  11.     while(1)( S! {5 _5 u" v+ _# f
  12.     {# t9 F# P5 S. `. F
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);. [; D" s. d# U; Z8 B0 r
  14. ...2 V$ U* A* s) u9 Q6 O
  15.     }) s) R' B0 f5 j% k& ~7 d. f( J
  16. ...
    + X/ M5 D1 q" m+ V% }& E1 T
  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;">
    9 C: ?/ @+ F7 u* \6 e% Y; V( g
  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" \" f! B: v; `/ N. ^0 f# E! \
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \$ P+ P4 }1 G. K/ ~3 Y
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    6 [0 u  _) }; P8 y; G
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    8 \" n3 r9 `2 A. ~, P: {
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"( t7 K% ^: {0 a0 K
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"9 l, n( H" @5 b5 I! J2 o: x
  7.     printf("preparing header\n");
    7 z& @1 `* s; B. K8 D3 p% x- Y
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 b9 ~. K! \, V; Q. Q% C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    % f0 t* U& k: |0 {" m: P3 K
  10.             STD_HEADER \3 e: R9 p3 ^3 F7 c/ b' |
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % k1 n  D; H' z( x) G9 n
  12.             "\r\n" \7 Q; e! J5 k4 C* D- w9 ~2 d) p3 R
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");$ s4 j1 K5 y& u+ W: Y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# N4 c# u$ S# c5 a1 n4 _
  15.     {$ ~6 D( T, H1 N/ ~
  16.         free(frame);5 ]0 L* N( {0 D) N# V4 H, k* p- U
  17.         return;
    & E& n. P3 o  w( e; X% a& Q
  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" \1 C. L' M& N$ w" `
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ E9 B7 b: A4 \7 _; R8 t/ g2 N0 o
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \( o$ n+ t- u. d6 v
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);( \* N! u+ X0 c) E% D
  5.         printf("sending intemdiate header\n");! e6 J: K: p4 M- ~; k
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 E/ `& z( W& b+ f
  7.             break;
    / f; V; U) l% _0 e2 u/ D
  8.         printf("sending frame\n");
    2 E! v  l0 F0 g" y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)7 D# G" t% Z1 D6 C
  10.             break;
    ' F- L$ |  _. V4 p  ~. \) ^2 ~' H
  11.         printf("sending boundary\n");
    . y) n" a1 C+ N' m
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! o# h, ^; j  g4 ?8 Y( }4 |
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; v' c0 Z$ x" i8 ?
  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。

/ g: `+ T& X- @+ D) o

+ k- f( N2 ?8 z
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
0 p; G0 n  v; L4 H
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)2 l& `8 o7 A" g: q( i8 Y
  2. {. y' Q! O0 H, U9 n. E  e' e( Q
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% t8 l% }- i# C. p/ `4 B! i
  4.     if(*socket_found == (~0))5 N( ^& E0 ~% K+ E! K
  5.     {
    ; T0 |3 m0 Q4 e3 b% [
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");1 j2 n1 A( G6 G0 C
  7.         return -1;
    # K& A. i! J* t8 p' C5 o% ^
  8.     }
    . n. F5 w4 C  w# R, K3 s
  9.     addr->sin_family = AF_INET;# a% _) l) P. Q, S+ K. a
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ u6 h! @# N9 B5 L- }
  11.     addr->sin_port = htons(port);- N) Y: V( f$ }
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . Q) @) V2 v  {/ d! p
  13.     return 0;* n% \) |5 ~# G( i6 {
  14. }
复制代码

" Z2 o! w5 n6 J9 U: b! S- p2 Y/ e- S/ ]8 v% J+ |
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:2 x: g0 R6 H# u$ u8 S

& Y* W) ?& z7 X. h. z7 l- L9 f% o7 r
  1. while(fend > 0)
    - |* M; r8 B# w1 V7 t
  2. {/ h5 s* i) g3 a3 V) N# |
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));! [* w+ ?& K. D$ F
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    7 y' H: I$ j' j1 c$ m
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)8 d  N  C4 P2 K6 f2 ~8 H
  6. {
    ) X, i% D' P+ }. G4 |
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;- ^0 o+ B; y0 }/ d2 a, N
  8. picture.fin = 0;
    5 T% z8 ^8 [; e6 g) c. S: V( E7 ]& E' G: N
  9. }
    3 V( ?0 t+ O& Z8 B/ P
  10. else
    - l* Z$ j7 o# R; p1 \8 K
  11. {
    8 u; w. \& A" }8 ^7 C
  12. picture.length = fend;
    * E0 P( ~4 b1 X$ l& J3 J
  13. picture.fin = 1;' c6 d. R# H. I; M: L
  14. }( L; t7 h8 Y3 D7 u
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);0 c) r4 [7 h- {7 _3 @3 ]
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);1 k- M9 A& U+ @; @# l1 ]6 j  \
  17. if(sendbytes == -1)
    # e5 _- o5 z5 k8 @( C
  18. {& v% N* H3 b- Y' y/ n2 }7 a/ @
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; q# N* f4 a# X0 T
  20. return -1;+ l: O* |7 z3 \2 z- k+ y
  21. }+ [' g/ X4 @3 T$ G  _. A
  22. else
    + P* i* V/ ^- T' U' C
  23. {) ~) W7 ?$ g9 f8 S
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) d& |! u5 \) ]) t* `) [, O
  25. }
    6 t# i. h; z5 G- Y. @' \% x
  26. }
复制代码

$ D; L$ ]- p2 O: U$ j7 T  z% Z' ?- X& j8 l# i! Y* S


4 m8 I+ H2 T* C/ E( b* W; S. _+ m8 O9 n; A/ f8 e& @; c
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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