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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 , z& B- {; M- ~( m

  \  |- z8 |' m+ _+ n

. l% d7 g2 d$ U, ]: I: @1 K; ?

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
$ `* ?- |1 x  `# A
1 }% ~9 x9 V6 H3 E

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。

# G) W. R1 x( X) x* s% o


$ _" F; a7 m8 `. e" S

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。

    $ V. l/ m5 l' Q+ B! u5 Q9 ~1 w

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。


7 m  g9 O' v7 f; n+ Z4 w一、HTTP网页服务器
+ {* _0 h' f1 t* u- ?

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)
    ! i/ C2 z; V9 V* S3 x: V$ i
  2. {* w2 u! x8 m  ~) X8 w
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 D& s9 `% l* ^) i
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);2 a7 L2 I  m" j$ U5 z" Y3 I1 h2 w
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));5 s/ A; d1 u/ \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;9 u& E" }9 f% K/ t
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);1 m5 w. b0 Q! r% V4 O$ ~/ t5 H
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% n! g( H, d  U# h/ p: H. Z
  9.     int ret;' N' w: p7 C8 \2 z/ `" R2 H3 m
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)0 l5 _! P# D9 I0 `3 `
  11.         {
      e$ o+ i* y- r* ~
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( Q: B0 A& G$ i
  13.             return -1;
    2 s8 Q6 z; f  z5 R
  14.         }7 X* A  ?% |& @& L3 I
  15.     int on = 1;
    7 B( O" R- Q* X. n4 g+ `. b
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)& o- Q$ C( D* f$ ~
  17.     {
    6 u( T4 O. I/ b
  18.         printf("setsockopt error\n");! ?! }; A( j; Y0 _- {) H- ~% E8 H
  19.     }
    . \" N5 b" g' E" |4 k
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 W. ~- d" @+ z+ Y# K9 n
  21.     if(ret == -1)
    , A8 H' ^& |4 W5 h: p( [# v6 @9 H
  22.     {
    + x4 D; O$ y. q$ p* u9 P" t
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");; k  \3 @$ r' i
  24.             return -1;8 E( M% J: ~+ s
  25.     }. T; M: j* w3 m1 `) I: d& r1 p
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)# V: ~  Y4 ~* K' F
  27.     {
    ! J; {5 {/ l0 J) \& @$ e
  28.             printf("Listen failed!\n");* n# e- x8 a* `% S8 I0 M- F: u) O# Y
  29.             return -1;
    1 [( @+ ^. ]5 O. Q% e$ H* T
  30.     }
    4 {* w- V( z" K
  31.     return 0;
    , J/ d0 }8 U7 x2 p6 |4 V' W
  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);% t2 I. P" g% Y2 J! N- o  Y) p
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    4 h- J3 w/ m: [# h
  3. {3 K) ?* y9 g8 H: h2 y6 ?0 p* s
  4. 。。。( R7 c3 o- M% A+ b
  5. while(1)
    9 {# W) v; ]* s. {) v
  6. {
    0 W( I# ]$ z1 x7 a/ ]
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);3 W4 W" B0 W+ L
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : U/ S6 p; O  I0 P* ~! Z! F
  9.     。。。
    ; m( r* _! ]# C* h/ Y  [
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 {# |& j. \/ W/ _
  11. }6 u4 o9 j! ~; u$ b% @  B5 Y
  12. 。。。
    2 u. W5 x+ u4 x  N; g5 o3 h
  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);
    ) M; j# Z2 x, x3 ^% ^( t# C- y9 E
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    $ [" V( b& q5 p( g: M+ A9 F
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    1 D6 p! ~6 s* a3 E; h* C
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . D9 v, Z: L2 [0 C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);+ j; p4 K6 F7 `; 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;
    0 [* L# d$ n9 x& d! U+ Q* `
  2. pthread_cond_t pct;3 K& k4 K! w0 m" W/ L
  3. int main(int argc, char* argv[])
      y6 ^: s4 w3 o: o
  4. {
    " z- h, z* [! V- g4 D& M
  5. ...
    - y9 t$ _2 {, p- Q1 s4 h0 |
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    8 ~+ l; J, d5 K) L# F; s
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);5 U4 R7 I1 J' }+ w8 f
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);' F7 A" l- T+ f2 P7 e
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);# ^* G+ C$ Y, }- Y( [) z9 s
  10. ...1 K+ z) _) [/ n1 K/ U
  11.     while(1)/ y& z, B/ b  \" k
  12.     {
    ' g( W2 F1 Z0 c
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 k% b, }( H2 \
  14. .../ g" [& V( n' S  u2 r. t
  15.     }
    6 y+ V" a% }) G. l) B! L, Z$ X6 k
  16. ...
    6 L& g+ K+ D) \% p
  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;">
    0 k8 t1 W% a' F( s& {# ~. F: Z; h
  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" \  U# j6 _) E$ c' v- [. a
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \- p/ r" N3 A* d9 Z" G$ M9 R
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \3 M- }- \1 S; d  L+ o3 }
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    $ k% B; F* `" W* W' o: r; v
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    & W4 F6 Z6 i+ u8 x( k: r2 ?0 s
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"  Y4 o+ H& b# _2 D( _- W
  7.     printf("preparing header\n");
    - ^' M0 ?+ ?& w4 [, K
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \2 e$ G# s/ b# W& I
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ! K% `& q3 a+ L( A+ S  b$ e
  10.             STD_HEADER \
    1 J) k% T  t# c
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \' F' K1 v: n7 D% z; W3 o
  12.             "\r\n" \& D9 v# |! A6 }! M4 |
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");! Q5 w) A7 E# j6 U- t/ p2 e
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 D- t' {/ f7 a
  15.     {! d1 p! v1 N1 c2 v8 _! K7 @; s
  16.         free(frame);
    ( H2 P/ W# D$ E+ Z& S
  17.         return;
    - k5 D7 v% T% V( 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" \! o2 X2 D+ n6 W6 O( e+ B
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    1 T' a2 V1 ~8 r
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    $ V6 \! }# k/ E- y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + h& h2 Z, ^) k4 ^% B7 F
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' R3 d5 m. i6 q: ]
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - ?3 m5 o* S& V
  7.             break;
    ; O) z6 m7 S" D% E1 C
  8.         printf("sending frame\n");
    / o, `# p' S7 b- U; ~
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)+ ?( g' }" \! u4 E! G
  10.             break;# y! Y8 Z+ c: _
  11.         printf("sending boundary\n");
    % U5 B- K/ M) M) ?: J
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! o9 P0 O: S% y/ G4 ^0 f
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : e3 N+ e+ I4 K6 B2 c
  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。


: Y' I9 x. n' a* |


4 Q* O: j0 L; }+ m二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
7 g: g" i! I; ^2 u) b9 E
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    + H) q4 i, ~7 W" a' M) n) \
  2. {
    5 m/ U/ Q3 q3 I6 S0 ^" u. a
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);# ~) Q8 a% A& b, N5 P
  4.     if(*socket_found == (~0))2 ]5 }: y! E6 N, H& A$ A
  5.     {
    2 _9 M. r; I) r$ Q$ g7 B8 C
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    / e5 k3 w5 A' s* @  F0 Y" f8 Y
  7.         return -1;- y6 u1 B6 b4 A" M8 \: @& `( p
  8.     }
    * c$ {6 D" z/ O/ L! P: ^" t
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ' {8 P9 c. J) e
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 Z. @& [, l$ U8 M! H
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    # n8 Z- S( j3 @
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);$ n: N$ n* }9 y7 [1 v" L% f/ {
  13.     return 0;/ L# v0 V$ b7 r! H
  14. }
复制代码

+ ~( l& I' Q- N% B
6 A) I8 d  {3 p6 j7 }( ]9 @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 F0 @0 B! ^9 b
! k; h9 n1 ~" g: r0 i
+ K6 H: n5 s. }4 E
  1. while(fend > 0)6 p; L' \0 D. l" d3 C' ]; p
  2. {  Q! j" n8 i0 |) J: ?7 c
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));" a7 F6 Y7 S7 J6 e3 g4 a& e
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);- u* M$ p4 C3 c, K3 F" V2 B2 f
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    " M" u2 N; V# I# @2 |  [- ^
  6. {
    $ m9 o6 v; P) f% q4 N' ?
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    3 v. N% S5 b7 Q6 q8 a
  8. picture.fin = 0;9 e& m0 `' ~8 o% ?# X6 p
  9. }
    1 E! W# x4 q( B0 B3 I0 l; u
  10. else
    $ t3 A" n" W, `8 a
  11. {; L, ?3 r& Y/ X2 F6 m4 ?
  12. picture.length = fend;/ p( g+ R( `# R! }4 F$ m. X
  13. picture.fin = 1;5 Z4 h% b' }' X/ e0 N$ t
  14. }
    + |! }: {/ Q6 s# W8 G
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);3 Q- e0 R. e, h. C
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & B2 B6 `& L1 q
  17. if(sendbytes == -1)- i, R: d' D) s* }
  18. {
    9 c: Q, K8 V* X+ f1 T8 k: b
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");: u$ L$ x' L% S/ D) T8 k! E/ i
  20. return -1;
    : E/ B! N. L  i$ t. |  l0 ~* k
  21. }
    0 c, E  [/ Y4 t4 C
  22. else
    ! e& _7 U2 G0 L3 S
  23. {
    * P! N6 X' t4 a" m
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% D1 O5 f7 ?) V
  25. }8 _- u) e+ s7 c" B/ Z$ f
  26. }
复制代码

8 {+ _. O+ l5 E6 T0 `2 a. g$ G/ p  ~  v1 d! C$ d( Y

" U/ c( m! r; G+ _+ Q. s

# m" x! p1 X! A3 Z2 @- \/ w6 ?- EiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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