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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 n( |5 P6 S/ f5 ^0 |
6 a2 _8 `" u7 K$ [+ y9 t6 T* m

9 C0 j& r( ?& w) S; y3 W

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
' ~2 B$ {8 I& l0 v9 e9 ^6 e4 l
, I' @0 r& M3 _, l

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。


: T& Z$ L6 r1 ?3 \* A7 B6 T


2 h2 B( H4 }; I5 x

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。

    - z2 ?8 V# B) I; h; u

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。

6 J2 a) {* U! {  `2 y% _. o
一、HTTP网页服务器& k7 W7 e  S! Q+ ]

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)2 S* ^6 m* v8 Z+ u+ {9 Y
  2. {
    % u3 g5 `% R, e
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    / E* e  E$ N$ C3 O
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    8 ^2 j3 L- @$ ~9 `( }' ^
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));! c9 x7 _2 t9 A6 _, }3 ^6 P% W/ i7 \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;6 j4 S. q1 c0 w2 [) D% R
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 A/ W- E/ w5 Q  @- g, {
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ; ^8 z# F* S3 A, Q, j. O7 C* j
  9.     int ret;
    " W! ]3 G- @3 {/ ?5 B
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * Q3 w$ a1 v4 c* @9 E7 N
  11.         {- \& v' ]9 ^/ r) [- v/ p5 h
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * S, B$ A/ {! O! a, a( s& r3 ]' x
  13.             return -1;" v# {% F! v* t% ~" b
  14.         }
    9 B  B' `5 E  k; g) q: c0 r
  15.     int on = 1;
    4 I( M- N& m' q9 V* C
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + _( z4 `+ ?! o
  17.     {; k9 V# F# U% P7 x3 G  _3 ~8 z; [
  18.         printf("setsockopt error\n");& }/ |. J, n, {0 I6 E7 l. l
  19.     }
    7 i8 c: W7 {, X9 m% l
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      n# G- A4 ?' c$ Z9 {6 y7 g+ ~
  21.     if(ret == -1)
    & O$ C; d* Z' m5 I9 p" e
  22.     {* `8 O9 M% F, j& ~4 [' f8 x! l
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");$ O: e  X2 g" O1 }
  24.             return -1;5 |- _0 K6 C' h
  25.     }
    * Z# p! R" h# M; F5 i
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)0 B+ z4 R9 p1 l
  27.     {% J8 d; n( k8 C2 J
  28.             printf("Listen failed!\n");. d' t: }7 o! A0 p5 D% b3 `6 ?
  29.             return -1;
    % L; ?2 d) n0 p/ D
  30.     }7 b' F' f1 `+ k* `% m
  31.     return 0;
    0 ?- H$ S  S$ `: u+ B7 z. E5 a7 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);6 W$ k1 ?2 g% Z' P8 I
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg); a3 i/ R, _, T3 C1 H
  3. {7 p) B6 \! \, U0 X$ [# h
  4. 。。。6 H; |" @9 p0 z# {3 ~* x
  5. while(1)# k6 {2 Y0 z+ T$ ^! w  z/ m, c
  6. {8 H  O7 j: c0 E# Z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);( O; g2 F+ }/ R3 B
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");' E8 ~+ R/ ?: f) ~9 c& m9 O) S
  9.     。。。
    1 f0 _: h6 D; L. Q" I
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 P  ]1 I2 R; s2 U
  11. }
    " }3 H; m4 \  |: a
  12. 。。。/ X" ]9 D$ P3 l/ z
  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);8 j. `, y2 u. F5 U, k
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    0 j* _' Y. I9 Q4 `4 {2 C" p8 M$ p- \8 m
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    " V' P% q1 P5 N# N: C7 @4 ^( w
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    8 I( I& z" W1 k0 h2 g
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    0 \8 ^0 g5 d$ j2 f/ o8 o1 ]
  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;
    , s6 q: q! Q) J  U. P0 F4 n+ `1 U  R
  2. pthread_cond_t pct;
    8 W0 u  |; Q; t
  3. int main(int argc, char* argv[])8 v# w. t: J/ J' d9 s: C  N
  4. {
    2 W2 w% e# j. m; j
  5. ...0 V" F# y& L% u) q1 n
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    , j9 X5 T- l( R1 O% W
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    5 _+ Y* D8 M7 O* t
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ' Q- w6 J$ P" A4 W  l
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
      |) O/ D' h& W3 o
  10. ...
    9 B6 v. X! D1 @3 A/ b: W- R. ^
  11.     while(1)
    " x% c" G0 L$ T6 y! W+ L" _
  12.     {/ r/ v- a3 J; F" y
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);/ |4 c3 S5 z  O$ d1 ^
  14. ...4 _1 w- v  I- j; F9 i5 _
  15.     }
    ' _+ m9 F  i" N+ n$ ^& P; ^5 ?
  16. ...5 O/ D1 `% ]& a, t( r
  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;">! i" [7 l. {5 ?; ^1 E) R1 _
  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" \
    ) a+ a9 E# {; H& s
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% o) D, w+ s7 x8 `3 [  V- M0 g: L! {
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    9 G4 U+ j; A4 K& i4 q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ) t; r& y, o! n, M  k* x
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    * b! E1 ]9 p& [* q7 M3 G
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    8 L5 [! q( o0 r. A0 p8 p
  7.     printf("preparing header\n");
    ' d9 B4 f7 o# I$ \. A) E% |9 ]% z
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, n# g! f& X8 s1 Z; L6 m6 k, Z: e
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \  j" C0 A& B# z5 U2 n
  10.             STD_HEADER \
    # [' O3 y" h' r  I  m5 L
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \* D: B. ?  u# M6 Q
  12.             "\r\n" \
    + }# C5 W+ {: {8 z! H
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");, ~: G1 q& w7 Q+ Y) w. {  d, i8 d
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 a. r6 a. F! w* w
  15.     {
    1 @# d/ k# a  Y4 \: J6 O' j
  16.         free(frame);
    ! {2 r2 r: V. A% p
  17.         return;7 Z1 A2 d0 W( r- d+ q: J3 _
  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" \
    $ g. d5 {; ?& l) j; S; u5 D
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \, d; B7 f$ c; S1 p7 E
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    : S" i  X- V4 Z- h
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    3 o  f! _5 o. z, {7 h
  5.         printf("sending intemdiate header\n");6 U/ Q2 ^9 q3 W1 W7 U3 K# V
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . V, b. L- t  T/ u* t
  7.             break;2 \0 ?+ }' w3 W& u% A
  8.         printf("sending frame\n");8 G% v4 b3 o5 A, J+ @& x( i
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0). L6 j* V# X# E3 K9 v+ e4 {
  10.             break;
    $ o# l( m1 H: z9 W
  11.         printf("sending boundary\n");, v/ A# v- i, @6 u
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");; v4 v3 R, T5 S0 {' X. Y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; }2 u. V, X% f% w$ L9 v
  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。

( {8 w+ k. b+ O3 x


7 N/ B/ ]( I8 L% B& G& C二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:' Y8 \; A% `  l, p& j
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)% z* t0 L3 d/ ~/ A" K: W& |& @! h
  2. {
    % m; ]& r, _: U2 Q0 L
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);* z% {+ @4 Z1 o: N
  4.     if(*socket_found == (~0))' Y% Q( R: ]( M8 n3 [
  5.     {
    8 X! b9 o% `: Y3 l
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    * v8 j6 }9 s' d5 L, t
  7.         return -1;
    ; L+ N- H1 h" v0 Y* v
  8.     }
    0 o9 O2 H6 ?' U0 H' i- V) ]
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ( C4 f' V6 S) L% N' X6 s/ U! G6 S
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);4 B8 Y; G+ J& O9 S% F* S5 s
  11.     addr->sin_port = htons(port);& _& W; g( j( ~' d( f
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);- A- ]2 ]* z, M8 ]/ X6 s, H9 E" ]
  13.     return 0;4 ^+ @2 x% o" w8 r8 Q2 h' E( o' i
  14. }
复制代码

4 R& O7 e: s, Y, h& O
3 @5 E& q! {7 i8 z6 n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:
/ P$ p. O, k6 r; \% Y+ r
3 y( l% n/ \2 x2 T7 x/ ?' a
( s8 P1 f0 I6 e: K( ]) d
  1. while(fend > 0)7 N( [. Q+ `" c% Y3 F% V
  2. {! q8 _& F, I$ v$ g; h/ N
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    9 [; Y: Q. H4 F# H0 \+ ?, P
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    / R/ V0 Z% ]# m8 T' ^) G
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    , ]9 p' R5 [) x+ y% }$ O
  6. {
    6 y: c* v# K$ P3 ]: K
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    * K3 n" Y7 l8 F% w% i' M* q
  8. picture.fin = 0;* `6 y- x/ v3 e$ |8 N0 P4 b  [9 X0 |% R
  9. }" E; d" V& x2 l6 I8 W
  10. else
    8 K0 s, v9 W, F1 H
  11. {- ?( W+ A8 u1 E7 m/ _& g4 U
  12. picture.length = fend;& Y! P9 z6 y; F  z' E
  13. picture.fin = 1;
    ! m( _* `1 z( n8 ^) o' I; f) Z
  14. }+ K# S) ?, S2 [) ], w0 ^
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 m7 R: L2 p5 I) J
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) d6 U( K9 }# }/ n, j
  17. if(sendbytes == -1)9 r4 m; e; t# N  O$ B$ A
  18. {
    - W9 T. n. [6 V( A. G; A" i* }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 T- ~- P5 i+ w" f3 H
  20. return -1;
    ) I! N0 |" T: s; ^" I3 {, I0 Y+ Q
  21. }
    . W. A. @# e9 k. \  @
  22. else
    . F! U9 ?% l6 b, n7 j9 I+ o
  23. {
    . C! F1 u. ?# D
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & H# Z2 A( Y. }+ a# u0 H+ O
  25. }
    0 U, K; [# W! M3 l# ]+ N2 c$ P
  26. }
复制代码

0 ~5 g! ?: n3 n. W  E6 ?4 u) b; B1 x


3 x# n) p& ^; ^# u7 N8 E1 a2 c( R2 \, L
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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