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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
: V6 f% \5 M/ D- K9 A* U- v% x
8 `* w! l* p% |) X2 M+ h


9 Q( N6 G6 b2 n  H  l' X5 }2 {2 Z% G

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.html9 @8 w8 H0 z4 ^! V& W3 W

; M& @9 I' `# h# u" I0 h

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。

4 `: l0 E' ~2 e! i# Q3 }- F2 ~


4 {6 Q) L- f! i

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- S8 X% u0 A$ k5 c; r  y

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。


/ m" Y1 {6 }0 l6 D一、HTTP网页服务器
- H0 T+ ~& d7 W6 M; `* }

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)
    * W3 U. \3 L7 w# \, `9 L6 ]1 `
  2. {5 c) W- O* {& y! X/ n" }
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    * Z" N. a- W7 S
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    . U. I7 U5 I7 U, v' O  ]
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    + w) e  `3 b2 }" ~, N
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;, O* l5 h. \3 ~; K
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & |7 Y& n; V/ ]% T$ J
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ' B+ \5 q+ R( X1 i( O& q0 w1 M
  9.     int ret;
    + B, r. x+ o6 G) y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 E; x. B  X  A& U1 i
  11.         {. R5 B1 v: c& R& Z
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);  ?) Q0 k. `, F  Q& G
  13.             return -1;3 e8 V! V$ W8 z. D2 v
  14.         }6 Q: B+ h* H( v6 k1 p; N7 D( U6 A
  15.     int on = 1;
    7 ?1 d# u. D% t
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; O9 A8 A  w0 ?( Q8 u. r
  17.     {
    ; u+ I5 `7 N1 K* A; o
  18.         printf("setsockopt error\n");3 z$ V# c: ~+ W
  19.     }
    3 p" _7 [% c: \, e
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);; A# @( w3 P. m  F6 [3 c& h  K) \
  21.     if(ret == -1): L- u& f3 e1 V5 \/ M4 T
  22.     {
    ' w2 v7 ^8 v% ?5 i/ _5 I
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 W& r/ d; G' ]7 g) r
  24.             return -1;; p( w6 |) s3 T; f, x; u
  25.     }
    - U1 E- g; ^* }9 Y% T$ m
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)9 i" `* S) ^1 C& h7 N  [
  27.     {
    6 E( t5 I7 z$ r$ g+ p* o
  28.             printf("Listen failed!\n");
    7 ^" b- y$ P  \  Q
  29.             return -1;8 `" t- y1 ^! X3 h" O( }
  30.     }0 n' _1 A$ |$ N5 B4 z
  31.     return 0;
    0 H3 b$ ]% u6 e4 y" B1 h- u
  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% C( v$ y, X
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    - W* s; D0 m% T( x$ J4 D
  3. {# }8 |9 g0 F- N6 @
  4. 。。。  |% _: [5 d; u2 ?- m6 N
  5. while(1)3 P+ p: t6 {& i: ^6 M( G
  6. {
    & C- d/ O) Y1 j" b" u) c
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);# j- F8 c* `7 E
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    $ _0 Y+ y+ T# F
  9.     。。。. G5 F. `9 i( n2 C: Y8 O& D1 r9 V8 u
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);* N, P  X: k! x, B
  11. }
    5 V1 R( o, F+ J, s6 S( X
  12. 。。。9 Y: H5 ^# m/ C- }0 l4 }
  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);
    - j& S3 \+ T/ Z, ]7 l- P/ Y1 f
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    9 F6 o1 _$ C; V) t5 t
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;2 J+ M( {) `# I" B! c3 _: A! w
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;# F3 I  k" Z! ~9 o6 x
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ; A8 }# P* |! \2 l
  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 W3 ]& k6 k, P# f, K& U6 T
  2. pthread_cond_t pct;
    8 Y0 [& o; Y8 I4 L+ ?% c; K9 j
  3. int main(int argc, char* argv[])" V) Y  w' Y/ D1 `
  4. {  z* V3 d4 e- L- A
  5. ...+ W) x8 }3 P6 Q+ q2 }* w
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % q5 G0 N$ p2 u. A6 d
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% ]4 o+ z; U" f- R
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);5 e) N; z, u: M
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);; T% ^/ H' Y4 o; p8 Q
  10. ...$ r  x; r0 K2 k( I  J& |6 O. R
  11.     while(1)1 G, }( C; o# D  I  J
  12.     {9 i  ]( u& X% O# h% w3 [
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; {! N- V. p* j$ _
  14. ...
    & r* W" o7 M: N, f, U/ p2 W
  15.     }8 D4 x) w# `* H
  16. ...* S/ `! D0 \; g# N7 x
  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;">- E9 m) I: W# U7 j8 O9 k
  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" \& z% k* k, I: U! _, D3 D! I
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 x; b5 y$ a7 E1 w) c& @. y
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ! g2 x; |8 L; n8 E
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \3 Y4 [5 m$ x6 N* E/ f+ F
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    6 O" ]7 D) X3 ~( ~
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ P! ]# e# Z: o  J
  7.     printf("preparing header\n");
    8 d0 n. Y% i/ h$ B8 }" K
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    - Y' x2 V1 Z/ @+ ^+ `0 j6 j* l
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    * e9 N. s6 b" K) g/ ~* t
  10.             STD_HEADER \4 T3 Z" |4 Q3 S  u/ ?* F% l
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \! E; u! m1 V7 N' c9 w; y
  12.             "\r\n" \
    1 b% ]# H0 h! g5 v6 I
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : O6 F- G) I% a3 o  B/ D
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): N4 D* _( P9 S, o% W" D4 W1 I# a; S
  15.     {
    3 ^7 G) n6 K- ?; u! b+ K: y
  16.         free(frame);
    ) [# f& C2 d4 b* v" x! O: K9 Q
  17.         return;
    / O" A+ ~$ ^! W4 F: B2 Y
  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" \
    * X1 q& h! E; H/ Q
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    + w2 d4 i( {: W1 h, G
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ; ]2 _* M" s$ ?/ c9 H# _: ?/ W2 I
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ; L# }  j! [; }2 M" T
  5.         printf("sending intemdiate header\n");2 u0 B' ^' o& i5 c  b% T1 [
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - L. w, w, N( R4 g, g% E0 R
  7.             break;
      G0 B0 T( u3 g$ G* O8 ?
  8.         printf("sending frame\n");
    8 J6 t/ H2 q( w: c  O* U
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    . j3 b0 Q4 s9 f8 F) I. i4 Z; w+ o% V
  10.             break;$ \: C( j; M2 G9 P& I3 o
  11.         printf("sending boundary\n");
    1 i' W( r, E  |- ~% T, J
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 Q. p) Q+ ^5 a- l1 Y9 {" z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); c; F8 ~9 ^+ W! o3 ~- X
  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。

, q! ?* I7 U+ }3 ]4 ~  ?# T: s8 y

$ U- {5 j7 I  w6 r% l& g9 @
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
' `5 l! B9 U  p$ O8 U+ @2 J. |
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    0 v4 o% I, u! C) V) E
  2. {
    5 {( s. U$ }5 V( `+ C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);0 F4 s: p7 e* @+ h; T3 ~
  4.     if(*socket_found == (~0))1 l% {6 S! Y. }* |* X7 u0 b$ D
  5.     {
    2 w* t# X3 v& x) D+ b9 O2 l5 u
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, h9 m1 ^) ~$ H1 V9 S
  7.         return -1;
    " U3 _+ C% H. w0 B
  8.     }
    & L( y" J5 B% O& k* E6 r- k
  9.     addr->sin_family = AF_INET;% e3 D) r8 D  _. d8 j- t
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ Y, b2 E' `' N& ]
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    - {3 `- j8 D3 d- j
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);5 Z- Z# J- e) w0 j5 M( k! V# c
  13.     return 0;
    / O# e' G8 x) h) e# {0 D
  14. }
复制代码

( {( [9 M8 Z* `; b1 j  m& s2 X8 N$ O' c
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:
; ^( Y; J; |& P) p. V" V. j* X! i& Y$ q% U
, T& e. x% b3 m+ [" G
  1. while(fend > 0)
    : h0 O2 D/ H0 S: R! `: o0 [
  2. {
    * U9 w0 U. h, {0 L
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    " `) U. g/ i5 R0 l
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);7 L  J. v( j0 j1 f% y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ( V) F0 V6 l, w  p+ K3 V+ B, g
  6. {. l, {# `/ n# j% D( |: n+ n( r3 P
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    5 M. N0 o) \  o8 ~
  8. picture.fin = 0;6 ^6 D0 a& |3 a
  9. }
    7 m4 G8 @+ p& q$ }
  10. else& s4 ?6 ?* h- s6 m* u
  11. {
    % [4 C8 I0 l. ?& i! }, f
  12. picture.length = fend;+ R( g2 R4 \2 @7 c$ a4 o/ n
  13. picture.fin = 1;) Y. A+ D) [3 m2 c7 Y( H1 ^
  14. }
    8 C; Z$ j/ M, V
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);2 t8 G9 F2 e. L8 f% ^
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);3 b; o8 W3 W% x& @' F) _4 b1 K
  17. if(sendbytes == -1)
    ; M2 ?6 N) W  \  u9 F
  18. {; [! x# b6 M( }) s- `- L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # U) M! E' E; t
  20. return -1;
    ' M9 \; O+ ]7 s; x! P
  21. }
    9 c6 e1 o/ I- p* @5 [
  22. else
    # }+ k. m! h3 z
  23. {
    2 A2 v7 u9 H$ K
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) @4 g7 m9 S1 M! O7 I
  25. }
    + j: B" X! p: @& @9 ]$ V: u  C/ H
  26. }
复制代码
; t$ g  a  ]: p1 ~
3 N6 Y/ n" g4 q4 S5 M$ x


. Z8 Z3 {0 G; ~% Q- O; j3 v+ ?; F' V1 I5 n, p. n
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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