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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 $ _; O& h) o8 V( |% N) u) Y1 z1 |
( M1 U  ~6 B' v


( o  N2 `/ U3 h+ {  D

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& L( l& F. P1 E- C  k

# h, Y9 h% y4 `- d3 P8 f% N

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。

! h6 T3 ~; y8 g: {2 K

, \4 K( C$ o3 U" q) M& G

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。

    5 K: A% }+ j" `, q) _( e

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 Q4 }; p+ T: b* a6 i: q8 X一、HTTP网页服务器1 v+ {+ K6 O) S3 Z# Y2 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)2 x9 Z8 Z( F& {" h! X" S
  2. {
    3 V) K- \4 A8 F2 G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    0 b& d: U2 }: |8 m: R! L
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    $ N# g3 p# j0 a5 q5 N2 w, q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , Y  E  E7 S3 H+ R) A6 Z
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;" W) h( k0 i! q& C
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);* K. ?/ @$ L1 \/ W
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    + |1 h; P6 M, k1 \& s0 D
  9.     int ret;
    ; G0 S( W3 ?+ X- e* f$ ^, m
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1): g  Q5 o( _4 G3 k8 }
  11.         {
    4 E, G# Z* }! Q7 k8 q, G
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( t, s( A' I" {
  13.             return -1;
    * e9 j. n- Y6 _2 \7 n0 K
  14.         }
    ) Z: O+ l# _: R1 i: Q) D5 v, p2 e
  15.     int on = 1;
    8 p. B1 C+ M% n  x2 G
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)0 v' F. N9 S" P' P) I2 |$ \: c
  17.     {3 t5 a! g% ^3 J! w4 l
  18.         printf("setsockopt error\n");
    , b* k6 V4 M, S; C7 h& w7 ?5 ~
  19.     }1 z& T+ t' K& A) N6 A) u$ y3 U
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);  y  v& g2 t6 q. L
  21.     if(ret == -1)
    ) i" d. w$ g! |
  22.     {! Q; f# C  }8 ~2 |( I. i6 e
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 x. U# T7 E1 C% t) H3 C, l
  24.             return -1;8 y$ g! L7 Q9 M  N/ R
  25.     }
    6 \6 `( j# }/ r( V: r. E/ S
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1): f& m( \8 T4 E( c% C( A" r8 @
  27.     {' U+ }) [6 q" |/ T0 a4 S
  28.             printf("Listen failed!\n");
    0 w4 O# Q* l8 ~8 r0 p
  29.             return -1;3 e+ W% M7 n& P
  30.     }2 r6 N/ u4 e2 B0 D& D* p* r
  31.     return 0;4 }7 t( Q# `0 \5 V% Q$ 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);/ \0 [: ^& h/ D3 q; O; Y+ l4 r
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    6 m8 \2 G' F4 N: O4 r8 ^2 x8 j
  3. {
    * y6 [3 ^! c8 x! W# }
  4. 。。。: z0 f; v# x" A5 z6 U) n3 p
  5. while(1)/ O$ t- ^) W4 ~2 R
  6. {
    * O. Q3 q0 I5 S9 J% s3 q
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);' k2 f& ^0 M9 q! K+ @% l
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    & h$ C& ]1 Y/ B$ r2 i# X) y* [  z
  9.     。。。2 m) g0 y6 N4 I: {4 X
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # P0 E, l/ O) j: w; E
  11. }7 l  U. Z8 N6 E9 J
  12. 。。。
    ) e5 V. [; @  A/ D. p! 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);( {( D( j/ ?" Z% @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;! M  T0 e; ]1 x9 f: @4 w
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;1 z4 n, X! C1 r+ U
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;" z1 m  a, v- N4 L: H
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ) g* X/ F& N# {/ h2 H$ W# Q
  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- Z% B7 H5 P* K* P
  2. pthread_cond_t pct;4 c2 X2 k" j# G/ t1 n
  3. int main(int argc, char* argv[])$ b9 i3 h& V  a, R6 j
  4. {
    / C; A  e& A/ e8 @3 j
  5. ...) {4 \' L. b7 I; f5 F% F+ j7 B1 v- b3 u
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);4 P8 t& ]" Z- T: ~! Q
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);/ x0 k# C  A* v8 Q# c) C! A3 t
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    9 N* N  q2 \) o# S) B; q' M  N: N
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    8 d' w: \% I6 R9 n, ~* D) ~
  10. ...8 Z' ]7 u7 {  \3 J2 k& v
  11.     while(1)5 `, h0 {# `1 k$ w; |
  12.     {; @8 H' P+ A0 w  J4 J2 x  c  `
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);4 Z1 G/ m0 A1 D$ D1 c/ F
  14. ...
    5 P, L( w5 L. f) o5 Y+ Y
  15.     }8 A( e. @0 o( b9 b* n  \8 M
  16. ...
    3 ~3 U1 A. y, V3 K1 k3 C8 G& z
  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;">6 s( C2 e( ~) I' B1 D
  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" \
    / j8 H, ]! v& w' \5 S
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    # ?' y# ], G( o/ k. N( i/ i; Q; U
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \$ m! t$ x! x2 z
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- c& ]. t2 e5 w- b: t7 [
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"' W( C/ N+ H% P' R( u* `
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    7 Z! {' @, V2 Y7 ~. C, D" |7 ]9 J! B
  7.     printf("preparing header\n");
    , y  a: ^6 V) h+ G4 h+ h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, o0 h6 e9 M2 U6 x3 S- p
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, Z; }% t3 s! A" X4 t. \5 |
  10.             STD_HEADER \
    * c" N) F( K1 ^, F
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & A/ A! T2 G6 U9 \1 n1 g+ r+ E
  12.             "\r\n" \
    6 [4 w. N8 R0 w) V2 g& E1 h3 V
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; H' V& U$ H+ q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) ?8 n4 x0 {6 m
  15.     {
    8 U% m0 W. ]6 }
  16.         free(frame);
    ) g" i. m& o4 \- I" o
  17.         return;8 N1 H3 \7 f9 i
  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" \
    6 x  Q/ g# O& y, p( }% p
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \6 N* l+ |3 z; q; x# C) e
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    % m) N, t- ]  ~/ N$ K& Q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);0 K0 p5 O! c9 g* W3 v7 U) ~
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    # [" s6 m! s5 w8 v: J$ A
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * L4 P) O9 d8 f4 x3 z; y# L8 S/ g
  7.             break;
    0 @. C5 q  Q+ m3 p
  8.         printf("sending frame\n");
    + }& q) G$ D) p' k
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)' p' g) }. }7 H
  10.             break;
    ; v5 k4 x$ z- |1 O9 y
  11.         printf("sending boundary\n");
    7 S% i& l/ ^2 a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 W# S4 C! `5 N
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 ~" T/ [' d# r1 s6 l# {0 N. N/ s1 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。


7 f6 ~6 c0 h8 b  s8 U- l

. `- f$ l1 k- {* g8 F1 h
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
( l5 F' L, Z( r! x6 A% H- L( _
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)8 @- u; Z# u9 r. B, u% d
  2. {2 A+ x+ ?: F3 h& U0 Z' l) \9 V) p+ t
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ' c0 L( ?% q/ ?" x4 |) ^
  4.     if(*socket_found == (~0))" m! R4 R0 y9 S" j! v0 ]
  5.     {
    ) U& R3 q0 N2 p# z  C6 l
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    7 m) ]5 L: B# k! C
  7.         return -1;
    : F/ d! ^! m3 I8 e( F! d/ R
  8.     }+ v3 |% l" z: c, x" f( f1 `. u7 o( L
  9.     addr->sin_family = AF_INET;9 z" G+ x* P; R7 b0 f$ L
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# }3 r5 e$ u- B* d2 I
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! l( l8 W# T7 y" h: q. W4 {2 _
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 {0 A, ^# S; [5 K0 Z' {
  13.     return 0;
      l# c: ^' q" O- E! n% m1 @, I
  14. }
复制代码

4 E8 J8 ?6 m, [# j
* `* c+ u' c' v6 M( E# K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:' \! o$ Z( D. ^2 @

% V& ?% M  Z8 y
4 s/ |- [' b5 ^. U  n" p/ B; d- R- p
  1. while(fend > 0)
      r* I( M) S1 l" N7 w# j; q
  2. {
    8 e/ y) \$ i4 e- b5 |' p0 a. P
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ( Y- r. J5 E9 r7 G
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 `# v) \/ U" E* d/ e; w1 P3 _
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)* g) R4 `$ Y" x  s, {. y5 j
  6. {! ?; K2 W4 |) q' M7 b) B+ X
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" _1 I! ]8 U7 c9 K9 |  p6 w9 L% a
  8. picture.fin = 0;2 q5 H2 ]8 X6 C0 B" s
  9. }: R  `1 C( G6 ?8 R& z: A
  10. else
    * y& T/ x% J6 {
  11. {. d/ W+ h4 s1 ]. }  B5 [4 K
  12. picture.length = fend;
    " M# ]4 F) S: i
  13. picture.fin = 1;& i) M: l# p* ^
  14. }: k! K% o+ w7 L! Y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) O1 x; ~1 B5 F5 V6 x; u* B
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);) D4 [; k& q7 _' \, x. I7 e
  17. if(sendbytes == -1). G- D5 U8 y; `
  18. {
    ( m  \7 ^" @0 B0 S% T
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");6 x1 a* ^& {. f" u5 u) m+ {
  20. return -1;5 d/ B. K7 Z! D% I$ H
  21. }" j: O# S/ [( x0 q$ k( H% n
  22. else7 I) t9 g! G2 f* }- G( l
  23. {
    ! ~$ E9 E3 S+ [( F; X; c: r# Q$ D# K  s
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% W: l& J1 ]6 w* @! }7 ]; k
  25. }' d0 D( e; B9 g% }- ^
  26. }
复制代码
5 z* g1 H2 B: F  R1 t( y
6 X% o" V6 v$ r# Q: s0 O& U

. Q# h0 `8 ?( U; c
0 e) ]4 _/ r; V7 X3 I
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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