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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 # B$ Q9 s# O3 S* x$ D
9 F# r  O) |4 ?5 ?" R! S


1 r' b% I0 N: X7 j9 x+ g' I

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. k) f( q, `& K( L
5 B4 ~8 ]7 B4 S" z! }5 a6 X$ I/ H7 V

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。


4 ^3 p/ t- E/ w3 `, P: ^! X


& U! @5 I# [& a- a

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 \/ \6 P& A; G  b

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。

8 R& \0 F- W+ Q  r% T9 V" _
一、HTTP网页服务器
2 D: B% Q: r! Q" {$ t0 Z4 c

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)* F1 ]+ v. j) H# a5 F
  2. {4 z+ Z5 q7 u; `! ~( C' B/ i5 c  t
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    7 q- @) S3 w( p% P
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + v6 c! K% W  A. M3 t2 h: T
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    2 ?8 s9 o+ G+ {0 F
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;( g' |; u0 o# d4 x: d( r/ ~. ~
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. T; S; d, _0 E" k7 C% S) Q7 i& l$ f% q
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);, b) _8 q' b6 ~$ @; P/ R. E/ [
  9.     int ret;; e5 u; A0 j  l9 P' _2 E
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . X  x2 J: {/ h' H; Z
  11.         {8 G# B+ m3 u' R: h  n8 R
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);# h- p7 O$ H5 b; }4 B
  13.             return -1;* Q$ q& v. h5 z' e4 z& b
  14.         }" G; G$ e# X5 R. l9 U, L/ I
  15.     int on = 1;4 Y( r4 G3 W9 u: d' n
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # l- ]# q0 R0 x! C. ?
  17.     {
    0 O2 V4 |3 e: }
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ! S! W7 z0 h3 ~  u
  19.     }7 h: h- s+ P( [/ D
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - _5 I8 l& ^, T& R# s
  21.     if(ret == -1)
    * d; p  t. S6 U/ Y. Z
  22.     {7 |8 p: K  k# d7 V, u  i2 ?/ ]
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 [# U- \8 b1 V, G: [
  24.             return -1;
      W: W. D1 z' @% K9 G. y7 p$ _  @
  25.     }& e( e( u: o. r
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 N2 D6 M; w3 B, l7 K4 E7 k( r
  27.     {* H! P3 U) I8 ^: o% l
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # U( p3 @/ J: @! H+ U- X
  29.             return -1;
    3 K, G6 J0 X. {+ }. H$ w2 f
  30.     }6 T2 N+ o2 ~$ x: K2 M# V
  31.     return 0;
    ; p8 D# u. I& q+ S$ M0 j
  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);
      S( _6 `" u* Y% }
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)8 u! T7 X8 {+ V, h  h. Q
  3. {
    0 K/ D' k. l4 X
  4. 。。。
    ) l+ Y" y# E+ P' A9 V- d
  5. while(1)
    - E$ B0 s+ F4 B8 b# H( a
  6. {
    6 [  Z5 u& |6 J  L
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);$ |4 l! Z! k: p# H7 Z1 W7 Z+ @
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");7 a! C0 t2 \: R& ?  h, x
  9.     。。。
    , F0 ?, X9 D9 H6 `2 Q) y2 I# \
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , G0 Z4 `+ G  I9 @1 P. [, b  ^
  11. }" j9 P* ?% k# b. J. g! t
  12. 。。。
    # o( ~1 C5 \8 }6 A! K- V
  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);
    & x9 Z! D- o  O- q: l
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ! |# k9 r' z( _/ ?$ ~
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    2 V+ m( A* k) O# @; a4 [% O9 H
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
      c; l+ U9 i; T5 A0 h
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
      z2 Z4 \" v& N
  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;: `9 @1 J5 F; i
  2. pthread_cond_t pct;
    - y3 {3 X( g+ T+ `; c# H" O# s
  3. int main(int argc, char* argv[])+ x7 A, ~+ b3 r& c+ ^/ `# a2 x
  4. {
    4 X! }- W8 t# A- b; l$ \( a- \
  5. ...- G. l1 q1 W6 Q$ \7 X7 c
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ! l; R6 d% q7 d& k# c
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);2 a' X, _& y+ n$ n0 p! c8 q8 s
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    2 v: l( T5 f6 B! j
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);/ j- Y, }& U3 R3 @
  10. ...: B7 ^1 y9 \2 b7 m4 _2 j
  11.     while(1)* M# f1 D, E' Q1 u- h( y
  12.     {! S/ P1 G' ~! z( b5 ^% x2 _
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);3 ?7 O6 K* S, |- q( G) m
  14. ...
    , o. z* s- \' ~: W, R
  15.     }4 @, u  Q& [9 w" E
  16. ...
    9 c6 I1 s' L% o- }1 }- M7 O1 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;">* d3 s# [3 [% y0 j! o
  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" \
    ' D: G) a; v( F; E7 G# s
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 d& c$ e" x9 P& L  Z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \$ |& |- x7 [! ?- {: J8 Y# V; _
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ( Q- _' ^# Q3 A1 o0 j
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    $ _6 B7 J$ F, n* {8 N/ Q: E
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"& [$ O! T  {7 Y% u% U
  7.     printf("preparing header\n");: p% r" }# S/ P' _2 s. A& q! e% D
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    & V8 z, {" J* o" |  D+ Z" V
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \3 }/ ^9 R9 G! k% s  Y
  10.             STD_HEADER \2 K1 I+ @$ Z, B
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , e3 ]% {, Y- S. O# e1 R
  12.             "\r\n" \
    % l& Q- _2 T$ H& i
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 v" c7 t9 C! g
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( @3 |8 l7 O& N+ A/ T
  15.     {
    , q( l5 U9 E# k8 \" z' m3 D
  16.         free(frame);
    * \0 P. [2 M7 t* |  b. M# Q
  17.         return;
    8 G' _2 @; I' @5 H" f- G: T" A4 f$ Y
  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" \9 k% u4 [6 a9 y3 ~* H
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ( g% O2 f$ a# b7 N
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \0 D" {& l9 T9 N& G; w) k' D! Q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    / q+ B- A& o  J- f" R% I4 V! R4 r
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    & F3 P6 V+ h7 x0 H$ l
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 P% M% t- ?* L  M' G
  7.             break;1 ^% z9 e) E7 s
  8.         printf("sending frame\n");
    * e# ~; l9 ~/ l0 T# V
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)% ^6 }8 s3 ~5 P) A& V8 D
  10.             break;
    % Y3 `2 {/ J* `/ M3 g$ u* K' J
  11.         printf("sending boundary\n");2 b0 t) t9 e' P
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . E+ @& {9 w; s* {9 e+ X) `8 Y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , X! u/ r3 S1 k0 ]# ^# W9 Q1 k
  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。


  \/ J1 d8 G/ D: q4 D8 v9 j7 @

8 a( e* Q# G* l0 I2 C4 s$ Y
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:' r! V) n+ i% @6 l7 d
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)# V# R/ D6 m/ U% G
  2. {
    % d! W, j, u: ~. L
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    8 g6 u; f" ?2 M0 n; S- J
  4.     if(*socket_found == (~0))
    / @7 T. ?1 ~6 Q$ c9 n9 h
  5.     {* u% n: P- j$ t+ L0 b7 b
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    2 }( h$ p, M8 @2 G" R1 D
  7.         return -1;% K& N( b. F7 f  f* ~) |
  8.     }
    4 ^& C. u1 I7 u
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    $ S9 Y  T! d& m! V) @0 k3 W
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) [5 c& \+ s7 [" ]8 B2 y6 ]9 k* |
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 N1 z, \- a6 s
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . E! l! {1 p& l3 F8 J5 F
  13.     return 0;% S5 d- b/ i" p: x1 D' T
  14. }
复制代码

' U' e* i' T$ n' P1 |4 P5 y, [( }5 G( |. H2 a3 H9 t
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:- B+ `$ X  k& G5 E. t  W2 F  f
! O/ m5 F" O* e

7 S/ G& Y! F* V" k" W9 s
  1. while(fend > 0)
    ! v1 D- U) n. |* D6 g: E: l
  2. {' B: K; q+ Y- ^
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));7 ^  N4 z2 |  u( e7 Q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    3 L8 s# z1 M1 q5 Z. u
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)8 |, e$ b: o3 I: D  _& {
  6. {
    ) a1 E$ L% m; b+ \8 ?% I3 l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    8 p/ l, c% ~; ?
  8. picture.fin = 0;3 k# u) v6 _# U! v6 A0 d; D( H
  9. }6 _& ]1 u# n- y; a# n) ?4 ~
  10. else- k- N; R7 B4 r1 F
  11. {
    7 D1 Y* N: |; z+ w0 [$ P' C0 w
  12. picture.length = fend;- K1 A/ M6 f6 n" y) q! i
  13. picture.fin = 1;
    / z  R$ A! ?/ F& d+ a6 ]' s) s9 j
  14. }: U' ^; X! l  i1 y8 o2 n' V
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + Q% S: M  @2 [$ c1 t& p4 h  P+ M
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);# z# J8 b4 i+ H) B. \8 ^0 E/ G: q) g
  17. if(sendbytes == -1)6 J' x5 t: r; G' M* J
  18. {
      ], p, O$ V3 I
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : x3 X8 d9 j* c+ g
  20. return -1;
    7 _, [; _: ?6 x  c0 A
  21. }
    1 G) p; P  e0 L" D) m
  22. else
    % O: r9 ?) c, B  Y
  23. {
    % {3 ?- ?; |0 l* f5 K! E3 y6 B4 u
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 ~- y8 m& c8 D1 v3 L; }, \# b2 L, s( }
  25. }
    ' L( l0 H6 q, o9 j3 I, Y* ~
  26. }
复制代码
! n3 b5 [& j, S/ K; P; j) e. z2 r
0 \; s7 Z- X& C7 M

8 c4 P/ m! @( L1 x- i1 k
3 j2 A% [2 ?, X
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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