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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
( H7 r" `( |. i% t4 R6 N+ w
: j  M0 {8 Q' |


$ q1 y( n2 E0 ^4 y, 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.html9 h8 A" s9 E1 Q
0 j! f( Z: a( L/ ^! U" s/ w

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。


$ @: D3 l6 b) \4 u3 @0 p* m! N

0 f8 F( s# f! ?: 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。


    * k8 G+ J) v  X2 P" T" k/ _; s* ~) }

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。

/ x1 j+ [- I: |6 y1 }2 j
一、HTTP网页服务器
( s$ R4 T6 p3 Q4 n: T4 T; e1 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)
      ]7 g, V' ?% W: n8 z5 n# _* m5 c* M
  2. {
    * f; H5 H4 r0 x9 |
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    5 [% `4 t7 i3 B: [: u* Y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    6 `1 Z, X! F8 K) L* E7 w) h
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));8 C- d- A- J$ \2 Y9 Y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;) T0 G' V9 G9 l) D, r
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' T1 B1 w* R7 t' Z: t& y, V- G
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);# J8 e& M/ O6 K5 U
  9.     int ret;
    : ^' r# \0 J1 Z! w. y% s0 E; w1 N
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)& k, h0 A5 p8 s/ r$ y( m( N! w
  11.         {2 Z! \  I6 E2 d# m5 q
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      Z# r2 m. V& T& H4 s
  13.             return -1;
    + d: j  y7 e4 J/ A
  14.         }% Z- A; h5 e! R* P9 M9 Z
  15.     int on = 1;
    - H% t  [0 h4 U/ d3 ~  Q; q
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % N9 \7 E% l3 k" c# z
  17.     {$ d+ n* A8 }' y5 p( L$ b
  18.         printf("setsockopt error\n");( t) V0 y: m7 h5 W5 Q' o
  19.     }
    * f& B5 @' `) S% H- S: r
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);9 `! `7 w0 N8 _( A* r9 ^
  21.     if(ret == -1)0 k% p" w8 P1 z6 l" W6 {' W# |
  22.     {! D) ^) q. W# X9 }0 l2 a, @" y' @
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");, J; ]$ [% X7 V- c* ?. M  j8 V" n
  24.             return -1;
    " I: ]- G% ?. \. K! r
  25.     }; B$ g$ Y' F1 N4 h( V
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & z( }+ [4 |% I; Q$ b
  27.     {
    7 R" z/ Y( u; J: B( b* _
  28.             printf("Listen failed!\n");8 G' @$ a) l2 U- A. A* g" R8 ^
  29.             return -1;
    # ?% h. D# w7 l: g
  30.     }
    + v( g. U7 T; i# U, ^8 P
  31.     return 0;6 D. E3 [( h4 \7 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);
    0 b6 ^( |" n# {. ?" |; S
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)) B& K( `0 P: t  \8 z
  3. {
    2 p' X+ H3 L+ x7 S" ]3 N/ T8 o6 E9 E4 Q
  4. 。。。* a" q5 E  p( \
  5. while(1)
    4 P( B" @: z: t0 q" M6 b$ J
  6. {& \5 I7 L) D* d0 ~
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);* |; y, q% P% S
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");; W8 q: j1 {' L
  9.     。。。8 @! q8 D2 {' m9 e1 F& Z7 R" ?; S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 n, C, Y' ~+ m" I, Z" S# j
  11. }: z7 ^, b) _: A9 z3 s6 `! X( l
  12. 。。。- e; f- ?! H2 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);/ L1 }. F/ w1 ]$ J! U  S, D" }
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;$ h5 z& s- x9 R6 s8 ]9 e( |/ ^7 {
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;* q9 K& v8 F. H8 d7 i  G5 d
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;7 D  N& I3 }; M& _0 A. x
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);. V0 e6 r7 o  B6 t, N
  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;
    " j1 L) u: w6 C9 N8 F
  2. pthread_cond_t pct;7 W0 f! T2 D% p. ~3 m
  3. int main(int argc, char* argv[])9 h5 g! k+ s7 |; K
  4. {- }* f0 ~7 @/ p& L1 g" S
  5. ...
    3 d3 S" A8 Z# v2 c
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    # F: M. U( Z5 P1 c+ h! P
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);2 Z9 x9 ~+ [1 V# ]
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);9 N9 W6 D9 |; A4 K& V# \+ ?
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    . {/ Y& v, z3 c' k8 Z( _2 h# r: q7 _
  10. ...6 H$ n, |" i7 F0 ]- h
  11.     while(1)
    ( N- n% K# s& u" i7 A5 h
  12.     {, Q5 M# k4 z) s6 O3 W
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + T) W/ s: O& q& h- y
  14. ...2 V8 _* P, A2 a& p4 g* u* E
  15.     }$ s2 I9 t$ s6 k6 L8 ]8 D$ c. Y9 s+ A
  16. ...% y) l+ {6 ~* @% Z% L% v
  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;">
    5 B% t/ B' P  I4 {( y9 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" \
    : o) w  J1 _* v, P
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    4 }+ }5 {9 H( [! I6 @! j8 U* F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \# D4 t/ o; I" z& Q) t' r4 Z1 D
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    , \' d1 S- F' N" C
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"; F# {# `& J7 W) E2 y3 [  |
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ' E5 r# O, @! q: F* a; H$ B$ }
  7.     printf("preparing header\n");& u# m2 l/ b5 ?6 L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \/ W( }# \: _4 ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \8 G) i1 ?; w9 r
  10.             STD_HEADER \
    1 e/ S' _  s8 d5 r% O. ~, H7 `
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \' \- T6 }. A4 n+ C' P1 W8 w
  12.             "\r\n" \
    : `/ g/ \( E$ {1 }  F/ L/ n, R+ m
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . Y; u5 s8 r+ ]( g: c. k8 I: _4 w7 G3 I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + X2 Q: C7 R2 w, \) A
  15.     {' r, C& r5 o7 @9 E& T5 r5 R. ^3 x) i
  16.         free(frame);6 Y! q3 `$ _7 b# @. z
  17.         return;9 [$ k# X( a5 F. t
  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" \
    ( B8 s4 s& D/ F1 e9 M
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \  y  M4 a6 N4 `/ m  Q. T7 U. _( J
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    2 C7 z- T$ W5 t
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ' k% s2 V2 W! v7 u0 G
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    9 I7 G7 j) z6 f( b! }; L
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( n/ r4 ?4 x* G) ~
  7.             break;
    5 l' m7 {, R: k3 v/ Q9 a; U
  8.         printf("sending frame\n");& ~/ z+ Y, ^* X* b: S
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    5 j! R! }4 U2 a3 ~% F) M) f/ ~
  10.             break;6 H1 e" T) g! K- M4 j
  11.         printf("sending boundary\n");! N7 u+ [3 E# L" d9 X, l
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");; {8 H9 G& y, j2 F- t0 b( |- c& p
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 J! }" c, N0 N6 ^( i
  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。

( Z$ c$ G; ]5 a- a, J- _

! k2 n5 d/ e$ g0 Q; p$ H! `: C
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:" O* [& j9 h* W$ E! {
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    2 D. [+ r4 l% L& Z
  2. {7 r' O+ |5 L5 E7 x" X  N& }& o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    1 r% w1 o. n- J4 x
  4.     if(*socket_found == (~0))% X& _# D. G; b! T' P
  5.     {- E( |4 h( w0 ?% L+ Q# e  M
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, N8 E3 v& a$ {9 {6 t7 X
  7.         return -1;; |- V) d; r: S9 |6 v4 h
  8.     }
    1 D% k* A$ ~) a  |! m8 {
  9.     addr->sin_family = AF_INET;7 C  e/ n- f$ [
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ U' ?% P- w+ K
  11.     addr->sin_port = htons(port);) L/ l" ~, \( z7 v2 Q- N8 g8 c
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 [0 T' K, y7 A
  13.     return 0;8 y' E9 O2 f/ j
  14. }
复制代码

8 t" c9 c& H" T2 s6 j: p4 E+ u) y- `
, u+ E9 E" c- y( b# k2 ]5 ~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:
/ r$ n$ v9 T; o. L/ \# `( Q, a; n6 h; p/ B: P

; G  Q+ D; q  }+ e  l: M
  1. while(fend > 0)
    * r* {+ D2 W4 H
  2. {
      H5 |8 k  X* C6 P/ ^
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    4 i7 h& V, `: m% k* ~- T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);/ R9 N  U( F0 q* P) q, R
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)' J$ O( i/ L; l) K( x8 ]% B
  6. {
    1 R6 R7 g6 ~& z8 Y* E
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;8 S1 D4 k5 `" a% m0 T
  8. picture.fin = 0;
    - P0 P" C+ [$ H+ @+ J* L9 C: Q* b
  9. }
    + w( t( a7 g/ j# H+ {! ^
  10. else! v, q- C- x- \% F* i- a5 j
  11. {
    # ^( d/ t; h* f, E9 G' d
  12. picture.length = fend;' }6 y# j$ t& [; C$ ]* N+ i% D
  13. picture.fin = 1;: j: {7 n" q' F; `
  14. }
      ^1 R6 ], ], q+ U
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 [4 T) ~# m7 V6 a
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 V2 t  l* [: Z
  17. if(sendbytes == -1)
    0 C. U5 S: L4 o6 d
  18. {
    ) Z2 o, V. I" n' ?3 R5 k" P1 Z
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # Z0 Z& p1 J9 Y/ W3 z
  20. return -1;
    4 D2 s6 f2 r) I8 w( ^1 a
  21. }
    + P# g) B6 ]# L6 `: e
  22. else
    3 ]9 l5 J. S; }8 Q; G
  23. {
    4 [" n. p7 r+ m: S* Q# d' D
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% y) X9 q# }7 r& W5 H4 X+ s
  25. }
    0 s) f7 i, g  b8 T4 E% T* d
  26. }
复制代码
1 j' Q/ p% v( x' ?+ X
( q8 m8 z. Q2 _. `

- U3 y, Q& _' V5 V

' P/ B1 L5 X7 X# k2 {iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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