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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 2 @* m4 H5 v' C; s. J
( ^; _' ^. T0 V


" t0 q! R  m$ @1 K& Q  }" G; P7 p

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.html2 [: ]! K' v6 n: ?8 \( S9 A, W* j

8 O* P& q+ T. ~; t* p, N% i

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。

& R. J. {- z7 G, l0 L


- O* h0 w* h" S* P

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。

    - L! z) V/ a2 |, k6 r' 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。

" y9 `% c* B; k* A  \
一、HTTP网页服务器( H4 C& G# e0 J0 Z& t) {& l) i# i/ ?

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)4 d& j! X/ \+ }- s& }% q( {
  2. {
    $ c9 J4 k6 {6 _
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    - i$ U* B$ O/ W, m# M, o
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    * t) z6 p' S0 w# b4 c! _: @
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , A7 h# D: o7 M& ]! |: n6 G! u: n
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    : @+ @( e4 w+ y0 C8 R, N- |+ q5 M2 e
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 ]7 s, \1 J6 H+ i2 m
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    , x4 ^5 ~* l; ^0 q
  9.     int ret;* @1 [8 ]+ l  P8 x
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / H1 V1 F7 b- M1 N1 Y- w, I
  11.         {
    + `' n, ]% ^1 _& ]9 L
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);% t6 Z. r8 H( S& y. w- Z
  13.             return -1;3 J% a4 \1 U/ \- y9 W
  14.         }4 Y" k$ C1 g7 O9 z& o: U
  15.     int on = 1;
    ; l# ?8 P8 T6 d5 Q; O  `) n0 {
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0); s/ N5 L- w8 ?, x9 _
  17.     {) e" K& M) }5 {4 I
  18.         printf("setsockopt error\n");7 a4 ?/ R& d5 r1 u" j
  19.     }) K2 j/ c, p( i4 h
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! G1 ^: q9 C; ?7 w* v) F$ y8 j& x0 J4 J
  21.     if(ret == -1)
    ! P& T! w, I! [" m" V* ^
  22.     {  o% f, Z# b+ O
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ p" g3 e, W3 x
  24.             return -1;. C7 f2 X1 `# V0 F# g! Z$ ~
  25.     }6 Y  f5 ]( y0 ]  l
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : ^9 e* s8 x4 ^0 c0 ?7 o) a- b, M
  27.     {
    ( W) r" `5 S* P+ o: v* d
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ! N  Q' O+ f( T- `0 e
  29.             return -1;7 h# Y6 `4 d) [0 H4 M
  30.     }  Z4 K) D: D2 ?9 S
  31.     return 0;9 N" {) M+ w7 s/ o1 {7 B
  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);8 H$ p; f3 R' a; o
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg), P& o# [8 B" A( b- m
  3. {! S3 Q/ w7 D9 s  n# F# `- k
  4. 。。。
    0 R# q# |/ k, a7 _$ F
  5. while(1)
    1 D  u/ N: q2 l! K
  6. {, N! O( ~& X1 E0 }" r! ]- }
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);4 P  z3 K" i! G7 a- X2 x
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    9 R# V$ M4 J* v! n/ t
  9.     。。。1 |: O7 Q# F% P) i) i& \
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - |5 J8 T6 Z( S4 T% c
  11. }0 Y( I6 _3 C5 s) d1 b6 @
  12. 。。。
    % x* l% `6 a, q6 T3 T4 B
  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 t8 A6 `$ _/ i4 L0 J
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;( v& D, k# H  a, l( ^, y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ) P8 H3 l9 L9 }: c, m% E
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;8 V- G% f: G, r
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);3 N' s; \& K  q( l3 A( J8 H7 y1 D
  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;
    , ]# I% n4 y9 X/ ^9 r* b( ?
  2. pthread_cond_t pct;# Z) z2 r4 T1 v# l# [5 E! x
  3. int main(int argc, char* argv[])1 U# ^$ e- Q6 R4 z7 @
  4. {8 i' j  R- T8 r8 Q
  5. ...5 |) x9 N+ B& e1 [6 K2 ]6 v+ b
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    9 L. v; e$ g. I; \
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);0 z, D4 G' E& L  D2 |" M
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);* ~, ]  r/ N: G/ T3 u
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    - E5 e4 N3 g4 B$ T  }$ B
  10. ...# P8 I  @3 w- M& ~3 b
  11.     while(1)6 j8 H2 K* w6 m* r& V
  12.     {9 H# Q$ l! r6 ~" ^
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);/ |2 G% v# b) [# v3 E
  14. ...3 x; U! m5 G* z7 C8 @$ H
  15.     }
    , a& c. _5 j( o# l
  16. ...7 u- }  b" `- y- H# H9 S
  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;">- O7 ?' G8 C/ h9 k- ~& l3 {
  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" \
    , h7 c# ^5 d$ i' p# X9 q0 t
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \& }) m, x& \$ ]; N
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    9 z0 a/ z, J6 D: ?
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \9 n  M! x; A2 u  A# `2 G6 [+ W
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"1 }+ B6 U; l4 s3 Z6 j( d/ ?7 {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross": i! F: r- ?& M- `( `# i
  7.     printf("preparing header\n");
    * y5 b. A# r, |/ b8 ?
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
      D1 ]: G) K3 B! K( r% |) b' b$ w/ n
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    2 L2 _& ]# C3 o  C. d
  10.             STD_HEADER \& l( p, ^  W0 a) t
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \! n/ v7 P6 ], G0 F9 q% Q- {) P
  12.             "\r\n" \
    & W2 L, J, B; q4 ]3 d
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 |$ E$ g2 A& @+ q1 U( O  M: r# C
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 B1 R6 y7 l" |) ^4 d3 k) t% d
  15.     {
    $ i$ n0 V1 z! m; A9 O  C# I% S
  16.         free(frame);1 [. Y3 S- X( S5 N4 a
  17.         return;# l/ g8 X3 I' 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" \
    $ D! V/ v( t4 D2 _4 |
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \4 t6 _" f) ?6 p9 C% W
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    7 G. t# G* {9 W* l6 N0 _
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    3 u4 u0 M; n1 g& j
  5.         printf("sending intemdiate header\n");/ l4 k( Z! a) o( s
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . V4 W/ S; n6 f6 _% W: P$ F
  7.             break;
    3 r; U. ^4 H3 M# e  K# e
  8.         printf("sending frame\n");" K: [" @$ ?6 c5 T: B) G/ Y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    # {3 a6 h. \4 g- `& k% f
  10.             break;
    5 w+ L; Q: _7 A
  11.         printf("sending boundary\n");, M% ^2 ]+ n  s. Q; U3 x5 R
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ^) v: i% }+ ?3 T  V9 ?
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & q; s2 Q8 m) G9 ]' O; u  z. Y4 a
  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。


6 E" A9 t4 P& o, X4 Q) b7 B8 g

% B) r. [# _% x! j5 o
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:0 n) S, D8 g9 ]2 Y4 _$ _; j! j
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)6 M' `9 ^5 s  a1 @6 U* \+ v
  2. {
    8 C8 S7 {$ k7 b/ k: O6 i
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; b, h0 i! V% S0 R
  4.     if(*socket_found == (~0)); D8 v0 a- i$ f# y- P: u4 O2 V
  5.     {* J+ [; U5 p; P/ O( S% r, W
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");- n0 O% A8 @/ F2 i( o! \! C$ X" W: z
  7.         return -1;# x. z, n8 F( j! n/ f
  8.     }
    7 {5 F* a$ y& |$ y  v( @
  9.     addr->sin_family = AF_INET;9 F- }! [6 L' u0 ?
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ n3 N% s3 ]8 ~( {( e/ e
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 j2 u% S5 T4 A. A! k
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 M/ ^6 y* n9 z# b4 ^
  13.     return 0;
    ) J1 R! z' g# e$ c; L5 m
  14. }
复制代码

3 Q2 J2 G8 E7 M5 q: B! q# V
4 B3 k& |/ a- Y* e' b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:
; g7 ^9 |! b* \8 h4 i
' \& z/ h. w7 d7 Z4 D
  I! N% J: w3 V1 A  ~
  1. while(fend > 0)4 O4 q4 \! q6 ^! c5 k0 |
  2. {
    ( M% `/ K: l7 a3 l
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    / Q0 x( A  l: z/ U7 {
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    3 z/ o6 [* }1 b
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)0 D( _1 R) s1 B* g9 z5 ^3 o
  6. {8 [* S2 H. i8 e: e4 w: B& h5 f% d- E, h
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;  X' ^3 Z* k8 L1 Q: W, M# u' ?: c6 P# Z
  8. picture.fin = 0;
    8 z0 l2 P" H3 t8 f
  9. }
    7 h6 x6 J& ~4 R4 P. H7 J2 ~4 X
  10. else
    " ?7 G, i; x. h, G! d$ x
  11. {$ V3 V# o2 \. q( z2 d3 i  F
  12. picture.length = fend;
    % w# Y7 |' P1 _$ v1 L( b
  13. picture.fin = 1;
    3 W/ J) G. }7 x. x% \" h. `) L5 d% y! j
  14. }
    : `9 s9 ^3 ?1 V* }% H: u( W
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);  `; i. h% C9 M7 ]
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);4 b7 {; y7 n2 B$ V' a2 e- F/ K
  17. if(sendbytes == -1)0 R5 y, K2 _) X: ?2 a2 {
  18. {
      i' I( \% W) x9 M7 z; \
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 ^- u% r+ b" ]4 v* S
  20. return -1;/ M0 e  e3 P  l% s8 H; Y% W
  21. }7 V# a) g; B+ h" V
  22. else
    1 G. V8 L% i6 s7 ]2 p; h) ]: ~# [
  23. {6 p' `9 v( p/ ?6 y0 O/ Q9 Y
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - Q% h. C  H- F. x3 _3 z
  25. }
    8 R9 e3 v5 i7 n1 {3 B" T) s
  26. }
复制代码
$ F! n% s1 C# [3 O* T9 v
. [1 P. x! b- P! d6 H* b

  H" A, w9 |2 z1 T" [
' K2 b0 p* `( U( l, N3 g
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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