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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
4 |% e. ~/ s1 z/ e& }- {. z7 O$ g6 B; x# Q! ~

% A# m/ G, X8 M, g( j! f$ ?

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.html0 D% O! L  v) B! d% _

1 z2 k. q6 l6 ^6 m8 j/ 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 P- K' u1 ?) W& \" {


$ E. Q8 c) P( x% M: e+ y; u

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。

    : z# Y4 k' T  f- `& v% m

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。

/ |5 O. i6 k) T% k
一、HTTP网页服务器' e2 [8 g, B- C* j* T9 `

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)! P# I4 D5 m" q0 h) ^" @0 U2 n' n
  2. {
    4 B3 J/ H$ v1 F! F$ |
  3.     struct sockaddr_in servaddr;( |% {2 z; i3 b4 D$ u
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    - ^, @9 u, v; t- q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));! K) \2 G- X; ]+ c
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    4 y/ j1 r  \& Z7 h8 N+ {
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . l/ b4 v8 O- R* B, [
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    * h; x  p) g' T9 g- ~& }& B: h7 |
  9.     int ret;
    : e+ k0 v/ Y+ o/ \
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & E. j6 N4 G8 \1 _, \: z( f
  11.         {
    2 T. g' x- G3 Z, _  h  d
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);% y  m  [1 _" }7 W
  13.             return -1;' p% ]0 ?8 p  K9 I8 m
  14.         }& g& A) c" n/ s+ |/ a$ @
  15.     int on = 1;  H% _: i! n% U' x+ E; \3 s
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)( r0 S/ q: T3 S+ A& A/ b
  17.     {5 _- Y; c8 F; u* a5 x" e. B
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % ^/ s( @" P% l  q
  19.     }
    ) k7 z" g) Z/ z- ]8 i& L8 ?8 x
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 a$ g& ^; X6 H, k6 d! U8 X
  21.     if(ret == -1)' w. Q8 _3 Y) n
  22.     {
    $ `! I/ K& F8 N( G3 f9 z
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 D& e  {  i/ T7 F: w
  24.             return -1;
    4 l; \/ c& o) N5 x9 H4 L0 h/ i. |
  25.     }
    1 K- w* z. x3 X; ?5 u/ W& b9 T( w+ c
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 f2 E3 Z0 q& J; G+ j1 b6 p3 [* ~
  27.     {
    * |7 b( J8 S: R/ ?5 i" J9 m) g
  28.             printf("Listen failed!\n");- s- h- B0 J5 H$ q1 ~/ M% f
  29.             return -1;5 k* p, L/ q/ i6 M) p9 {
  30.     }
      r/ j9 m. j1 Z! [% f8 e( r# m
  31.     return 0;6 y# c4 \/ t2 T8 a. u% v
  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);; `( A3 v9 _( v0 H9 H
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    7 P9 `) |3 k5 z# B( \& C" d
  3. {2 y) F$ }2 S% M+ p/ U- C
  4. 。。。
    0 G8 O" J. p0 t8 ^! n1 K% d
  5. while(1)
    & h: @* H, f# X; {. Z
  6. {
    " f* l* J  o  B# _1 `; ]( m+ J  M
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);) Y: L0 M+ L& K
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");4 p% ]- L3 v$ R/ f5 W; _
  9.     。。。# c' S4 H) o; o2 {
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);- X* J0 _* p1 M( g) k7 A* C. P
  11. }
    ; y. L% }- X8 g0 p' U
  12. 。。。8 D) m" z) D! W& s% y
  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);6 w: C4 `% J% j2 L  {0 k6 S, c
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;5 ]2 `' t+ g; [2 `
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    - R3 j$ ?7 O+ n; J, t! T
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;. Z1 }, k8 Y. v  o. M: q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);) V' L9 E5 R( _8 q
  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 a  v, M5 a0 `: @9 H) @
  2. pthread_cond_t pct;
    6 }; C) u1 d" ?" O, I
  3. int main(int argc, char* argv[])
    5 O$ B8 L* J: ~/ }& P9 h
  4. {3 l6 u" u  _/ R& D- k
  5. ...( p, z' _7 \7 Z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);; O) p$ }. d: V. D) U
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    0 i* I1 Q& }; J3 F0 \1 s
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    0 U2 e2 @0 }+ d' s% p
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);+ A# m' Z6 L% j, d
  10. ...
    * t& s% B: C  Z7 a
  11.     while(1)  t' ~4 a: t! p0 f' ^- _
  12.     {& N0 S3 m# m: L$ d+ E
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);: V7 H: O/ C- y! d  E
  14. ...% b: I* I* ~& G& N
  15.     }
    / d2 m3 X; t- P8 Y3 l. P3 e/ X' z
  16. ...: a/ Y8 Q+ m5 k  g+ q4 T5 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;">
    + L6 [# j8 Y" m) c
  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" \# H+ E0 c( ^1 M+ e7 }' i
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \3 C, `% [' k/ R
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    , P+ _1 `- V! a' b0 {/ O# s' r
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \. j" D7 W9 J  }; s) X
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ' ^2 c: b( ~* }9 ~
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"8 ~! v  l9 u( Q9 w, ^
  7.     printf("preparing header\n");
    , p* ^' z' X; r! P( ?& B; l; v
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    , ]; Y( B: ?0 X
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \+ W3 I2 D% a: v  S9 J) y5 d
  10.             STD_HEADER \9 C6 L3 w" G2 e
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \7 f+ |, I/ ~& k! i' {/ i5 [
  12.             "\r\n" \* i( j+ W! H3 p' w. I7 ]% y7 ?
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , D+ X4 |& n* R6 H
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 b/ D; p& j+ t9 R
  15.     {9 y- }" j* O. F: F- D! {& h1 K( @# I
  16.         free(frame);0 p1 d( ~$ n0 {  _
  17.         return;
    * a' c% g4 ^& l: j$ T& C0 R
  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" \" \7 f9 k1 F( X. {6 U9 B  D1 ?
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    * q# [6 [4 N. F- i, D" A
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ! ]$ J8 w9 H* v. r. ^! g
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # j2 o! p6 d2 v& p! _
  5.         printf("sending intemdiate header\n");7 J1 G! w% @! c) \
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* i2 X& _5 o, T, g% N9 i/ u1 N# u$ b
  7.             break;
    - T: o5 d! S& e/ @3 x+ p& _
  8.         printf("sending frame\n");9 ^9 z0 t, E2 p5 A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 ^( p- b8 i0 n5 Q
  10.             break;
    + ]" y4 }: {& L8 V, }4 [# }
  11.         printf("sending boundary\n");
    0 I! i% D' `! w- G& ?5 w& r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");5 m& n! U1 P$ c  K, P- v9 y  F; A
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% j2 ^9 M# N. v  B
  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。


7 J$ l6 |) j1 z5 g' @


" J% m7 t/ o6 w4 F- _% M) `二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
2 f1 y* y; H- ~9 D) ~6 n
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    # D* r+ k! \+ }$ Z/ w% P
  2. {
    " ?- N( k: R2 r- K6 p
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);) [" Q( `0 _, O$ i2 D+ ?
  4.     if(*socket_found == (~0))
      O; q. H* b; x9 A, G
  5.     {
    $ z7 e5 p6 S3 }5 K
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");2 v4 U2 j7 H1 a( \6 y- E' ~) D/ B
  7.         return -1;6 ]  K, A$ q- T; |$ c( |
  8.     }
    & l* m9 A3 ?9 b  p
  9.     addr->sin_family = AF_INET;' x9 e/ N) ~: {+ r& h
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# C  z, ?6 f5 }2 t& B% s# {
  11.     addr->sin_port = htons(port);  z+ f4 ~% w4 p7 {$ |3 T' v2 H
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);$ s/ @% ]) l" @- K) w
  13.     return 0;
    * Z$ r$ B/ A3 A9 k
  14. }
复制代码

# A) S3 y" H& s) b" F7 A8 |
4 p. U  o1 s1 v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 K% x% {  y1 s+ g7 U2 V9 v( }4 K% A- _+ L+ t; v! ]
8 K: l- Y5 `' e# [) N# i% V
  1. while(fend > 0)8 o! X2 q1 I0 [. e, g$ g
  2. {( \, Q4 `3 G' z4 o
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));4 i) W! H0 G) d1 b: D3 K( \8 z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);5 @6 l) h/ e9 H
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 Y1 f" ^4 A- t9 K9 |/ A, k
  6. {
    ; R5 ~1 {, O' e5 D. x& @: |) G+ B
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    1 a9 m9 H& U7 d% E! ~  ~
  8. picture.fin = 0;
    * ~0 ^! ^3 T! A, w3 u
  9. }6 Q; T  V# H4 H7 G
  10. else
    9 ]! p. `6 E4 ^
  11. {% z+ x# @9 v& b9 H. g
  12. picture.length = fend;6 S. l4 h! g7 [; K
  13. picture.fin = 1;
    : K/ C2 z! v( j/ {: \( ~) y
  14. }/ Y6 w' M- [) O7 O4 b
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # n: F  L9 X) T: ?! ]
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 e8 ^5 F9 U% X( Y( [- C
  17. if(sendbytes == -1)
    * ^, g/ v. A' U" m7 U( F# q7 i* \4 K
  18. {
    , x2 o- w# h/ R1 o0 s5 @
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # z0 @0 R/ [$ j$ G! @
  20. return -1;2 [" N6 f: ^9 R% |
  21. }7 b4 ]" Q6 F+ H' l% [( M; \* d
  22. else
    : t  P5 ]' L8 ^! y0 h
  23. {
    , V/ T- b# k. l
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - l9 \+ Q  D9 t2 C; M
  25. }
    ' w0 s  E. |0 M
  26. }
复制代码

* U, o- t( c7 T& |' I1 P
9 s4 I. I8 i- f


! y8 }( D/ E- f# p6 G) L4 E: j. J: ~) ?% ~6 A% g/ n! Y$ Z
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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