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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 C, E2 r0 j3 ]; }

$ p4 ~5 R/ p: ?( R+ j# p' }/ p9 S

0 b; U  Z- a7 i& g  _9 ~

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( q. Z0 e+ D; h# P+ `( E
) x( _0 l7 I. ^6 T2 R9 T# S6 ^4 V% m

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。

/ ~; x. I5 R; F( i2 f9 E. x# {# }


6 s1 M8 Q" y" 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。

    $ \3 `8 t! D& 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。


( g6 k& x& O% t7 h一、HTTP网页服务器: ~+ }* j0 e( ]  q: b) Q/ f0 O4 }% a

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)
    & w! G6 Y! _' H7 ]
  2. {
    7 L) c' r1 i3 Z% k- }9 G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;+ X: z# _; H& g6 Z' E7 l
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);( I- c% \1 `/ w% {1 w" q" _  p
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));/ A) i# n$ ?- D7 U+ ^2 C3 Z% |. F
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;! i& I8 L; I0 D& @/ d
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " _6 P0 P2 ?& D. z; I
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);! ^, @. m  Y# P) |
  9.     int ret;
    # r& Q) [1 r& R9 F, X) h
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / z4 u4 M+ o) E' X0 M
  11.         {: ]; j7 l( ^7 C9 g/ W( g
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);$ t0 f+ d1 B5 O9 L% e; ?1 {
  13.             return -1;8 m  j5 O! E1 D, t& O- s6 f
  14.         }* v. ~$ I- X3 e/ A& t
  15.     int on = 1;" u# f# P) e7 z; i# Z: g/ D
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)& j1 L) Q2 Y5 Y9 X: q! p
  17.     {. A& d/ a( C: h. m% V, ?8 G- H* w: m
  18.         printf("setsockopt error\n");
    * _& L0 Z4 @: v
  19.     }
    ) n# R# d6 }  B0 {& \
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);. m! K% Y1 x  j5 ]  L
  21.     if(ret == -1)
    " C7 U/ t5 V* Z
  22.     {
    + C5 K4 ]& r! k
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");; y. S  \8 H& G5 ~6 _! x; E3 t
  24.             return -1;
    * `# X! }3 Z. [  s( q3 L  t
  25.     }+ @& w' `1 Q( j4 \# ~
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)& y+ G$ J0 I) D7 Y2 |5 ~
  27.     {
    " P! E5 q. t% N+ |7 N1 @) \
  28.             printf("Listen failed!\n");: K# o% g1 _! L" S8 M
  29.             return -1;0 {  N6 k3 M& L3 Z9 R# ~
  30.     }+ m3 J- v" p& U8 P3 H* L
  31.     return 0;
    . }7 p) A# n, |1 N' N
  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);
    + l2 I& E; t  D  ]3 {
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! k4 \" z3 K8 \- e
  3. {
    ) `, C: E( b7 ~+ k. @
  4. 。。。
    7 ]. q$ A+ P: @" Q, d) D: o
  5. while(1)
    $ l0 b7 d8 ~5 ?' _$ s
  6. {
    ! P( F5 p4 ^3 S& O! \
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);) R- ?: F( f# K: g
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    % D; }5 }9 ~4 F; s# k$ ?9 P2 t3 h& O
  9.     。。。
    ) _7 X$ F/ i8 q; y1 L3 j9 n
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);/ P* q) H/ N! E: E% b
  11. }
    2 @" x: W7 |) }) @. `3 T0 Y' [
  12. 。。。2 O9 y$ B3 D# t$ A7 r6 J! R5 Q) W
  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);& l- E, g1 ?" c3 c; u; p1 Z1 W" [
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;$ f/ x! V, w* Q1 M, c
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    3 X1 e3 \& n( a8 X, H+ m
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;! ~3 V  u0 r- H
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 Y4 h0 a. |( E6 B
  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;
    $ P9 @* i  C# y* |/ x
  2. pthread_cond_t pct;
    ' v1 }! ^* R, x6 d) J; T5 o
  3. int main(int argc, char* argv[])8 h$ }. W; X% [% v6 b
  4. {
    ( V3 y8 }, ]- F% D3 `9 g
  5. ...+ @2 S: Y. I% a
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);; g$ y) z; z6 {: D& l0 Q" u
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);. |' z& J+ b: C2 m) }8 I
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % O0 G6 @7 q& b# g% }
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);4 q1 F' ~; \" ]& V2 e2 s( \$ |/ I
  10. ...
    2 [; Q) c6 w6 }0 i. }8 C% N
  11.     while(1)' E) F7 L/ o' u& E  R1 c
  12.     {8 v2 j- N1 |# u
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);. f2 u1 v5 s8 P% f* @
  14. ...
    % v0 p- N' ]! j% {7 N
  15.     }
    . B; B; ]3 ~. |7 H( A8 Q
  16. ...
    ) d: B- I/ U. a6 M1 B5 T
  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;">3 k3 R  V; R( V  O- `* q* x" w
  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" \
    2 m) U5 x9 i+ r. I4 N3 U
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \6 r: Z3 G  s+ e7 @
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \* e6 q) W/ j5 b1 d& E
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    6 b8 g4 h% T) w# E3 Y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    , p' \1 P* O+ H$ a7 c1 S1 y+ A& ~* |
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    / |6 ?; h- b* j3 B
  7.     printf("preparing header\n");9 z, S8 W, t9 n- H2 c; N  ]
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \  t. \/ O/ x; }7 r
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    . Y0 P/ R: g/ y
  10.             STD_HEADER \4 l0 T) o' C' M6 k5 i7 S, ]& j
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \, V( Q7 ?, |8 A& i
  12.             "\r\n" \
    ! B0 }2 {4 g2 X4 T- S+ b9 ]
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");4 w  l4 [! o, n1 H7 H$ S
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ B, R+ m" Z" t% S* {( D) z" N
  15.     {1 h7 ]+ x! H) m/ I2 f! ]
  16.         free(frame);; R; l4 V% j% T: C! ]
  17.         return;
    % O+ r) _- t* y+ g
  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" \* J+ F" a2 x/ v- M
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    2 D+ {# r% D5 _, W+ [$ X
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ( Q1 |/ W0 k, A( I4 l% [
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    8 @$ x* h- N8 M  i6 \5 }  `
  5.         printf("sending intemdiate header\n");0 N. J; ~% Z' l- b. V$ ~- ?' n
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 V& D: Z) J' E* b# x! j
  7.             break;) R& W2 q) P* F1 R1 a8 x! h
  8.         printf("sending frame\n");% J  T" W+ k1 l% k3 c& {# A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)# a5 S: D+ ]. a0 R( X, J( t6 E
  10.             break;
    + F6 Q' ~- k1 C9 T
  11.         printf("sending boundary\n");9 }) r" @  w2 T8 y0 r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( }4 J! o1 @# X8 p
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 V) h. k2 X3 S$ P
  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。

+ h: N: h1 O& r7 e

  N  p+ \% p$ P) w
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:' V8 @! J& [6 n
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)/ q1 p+ v# V9 s
  2. {+ t: `' M& F/ s0 l7 @4 _- @5 s
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);: g/ b( i& t; U! i9 \3 B
  4.     if(*socket_found == (~0)): x# a" s. J  {
  5.     {
    4 f9 O+ s0 d  j7 g, q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    7 F8 K# Y2 ~( |1 S7 E: S
  7.         return -1;
    9 n) T5 I' A% N" z
  8.     }# r& u& G- G- ~, T* ^
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    4 M$ R  h4 r+ L3 Q1 Z! z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 E1 L) g! f. h3 }
  11.     addr->sin_port = htons(port);9 G( S* @( [: C# C; d
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);7 @; U1 a7 y8 q6 \7 {: K: s5 }
  13.     return 0;
    , ~; Y4 B8 B) @  o9 T
  14. }
复制代码
7 B$ H+ E) t% V0 X0 c. V- c$ |

/ E3 v: t( }" Z. f" m: F. l8 p9 G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:; J" k. {  }" a/ q2 b# L* z
' Q/ B8 }8 G' P
0 J- c) i( E+ e/ j. r+ S
  1. while(fend > 0)
    6 _. `; b% R8 Q! Z; X) a
  2. {
    * s5 R  t, V1 T' k+ |+ U  G
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));; S  @" ]- K! G6 P* n( v/ h
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ; t7 e# T8 u* }: x. {
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    6 u: Z, S% q1 w% a  [  M
  6. {- H4 b! d" Y5 B! c. a
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;- F: R* l8 b6 G: Z% m8 w
  8. picture.fin = 0;- e+ O- O1 ]: B- }+ I
  9. }
    1 L7 x! o" f. L8 R0 u& t7 F# E
  10. else6 b0 y  P% X8 }- w
  11. {$ o5 D9 }/ M1 |0 ?! p2 r
  12. picture.length = fend;
    : G: _' S4 L9 R  H# q4 {
  13. picture.fin = 1;
    - |# R! g5 y  ?
  14. }
    ( v  J6 {. r8 G
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);: Q7 @' n) G% Z, J+ W0 L
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);$ Q6 X) X5 D/ q
  17. if(sendbytes == -1)
    " k: R7 b0 R4 j, ]; S
  18. {
    . A9 U7 K! F, @0 g: r/ y! q
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 ]2 k. @4 P5 @1 _. k
  20. return -1;  h5 b( P0 W! i; S3 a8 X
  21. }
    ! R( x) {) n" a0 V; m
  22. else1 G  L1 U1 A* L' \& L, `- g
  23. {. w: M* e  c2 ]
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 i0 W1 M$ \3 q$ c- D
  25. }
    ) D5 I3 j3 {* ?: i& M" u
  26. }
复制代码

0 l; b5 D: F* n: O/ m' A0 t" s8 w4 Q8 L
1 B1 n! T3 m% O! |/ F5 P" e

8 e$ i: J' f7 m4 r
  I: ?. s4 }3 E* S/ x
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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