嵌入式爱好者

查看: 10794|回复: 1

[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)

[复制链接]

46

主题

53

帖子

297

积分

扫一扫,手机访问本帖
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
$ W; O9 a- p- {1 |$ x4 l
9 c) B1 q; L6 @4 T* q. V/ n

5 }. V& @% l# h3 l

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) U$ t4 [' J4 r9 B% @8 ~+ F

% d  ?5 P- x( T3 }0 s

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。

5 j. t+ ]7 ^5 j4 A0 i

8 L" p  e& e8 R5 U* f# S' ^

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。


    $ M0 _3 e8 w: ?- U  ]2 z. @

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。


0 L1 k0 b; _$ m! i( }9 h一、HTTP网页服务器' B" F- T& n2 @) J* D

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)
    ; y- ^9 }8 D& e8 S1 b0 R
  2. {5 m2 }8 |/ E" @/ v/ o
  3.     struct sockaddr_in servaddr;* X$ ~0 l5 L9 u4 Z* Q: b
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);% ^& E" d/ o" D% c1 V+ |
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ( |  ~* K1 W4 C# S: e% F
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;7 q% {+ X* ^, ^
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);: K" I$ g9 x" c2 h- x' F) p4 D- d
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    5 j5 V2 o( n% K* a, v6 r2 h3 I8 C
  9.     int ret;
    : w+ A" n+ [9 o" V/ M1 A8 I8 d
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 N  L, z' @6 K. F4 _1 L
  11.         {1 p* L. g6 x- V' g
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , t" ]; J# a' j
  13.             return -1;
    % C5 i: o9 z) L6 ^3 O% x# S% Q. ^
  14.         }
    % o# T& j, ]4 m
  15.     int on = 1;3 Q+ u3 A4 @( j" f
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . O, t! g5 D' Y+ D& b9 E4 {
  17.     {
    ! A0 w* U0 d" k" a7 ~, Y4 [) E! e, H
  18.         printf("setsockopt error\n");6 n; R- b- r/ R9 n9 u9 B2 _, \
  19.     }
    % T" v# a' Z6 |5 Z2 o) Q" I
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);2 v" W8 E2 C) f- V3 [
  21.     if(ret == -1)7 [. R, k" B- j  o- l4 a
  22.     {' s- x& _( W; ~9 F/ r( {2 l
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 s: \) s/ X! P( J5 r  T) Q
  24.             return -1;: x0 v2 o6 G3 s! p5 O+ m& D  S
  25.     }
    4 O* _4 p. G5 s! ]- A
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)" H' \/ b- Y4 }# f  T; \$ I$ F% E
  27.     {
    ; a  A( u2 J% l: L
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # r4 a( o+ R/ F3 h! C& Q
  29.             return -1;0 ?1 f+ v. m1 S$ ]* ~* K# t
  30.     }% u2 u+ @; w9 T  T
  31.     return 0;
    2 l3 Y. @2 A: |" F" 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);8 l" q- S# B% E' |/ x
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)) v  l3 W( W; A3 F4 w
  3. {
    7 @5 m9 I# T/ B& @/ d# ?3 q
  4. 。。。
    + G/ [' F) l" S' N
  5. while(1)5 y# o! a" b3 w3 c% K
  6. {: }5 D: T4 X$ }3 Z  w
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    5 e+ B$ Y" `3 A5 A" ]
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    2 ^. N$ P# ]% j: l
  9.     。。。; R/ D$ M; @# p& @
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * `6 s" s( s2 E# p- s) z2 t
  11. }
    . ~9 e) h! `4 @$ ]# X& {
  12. 。。。" @8 h  D6 Q2 _, {8 R3 S/ n( c6 i
  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);
    % a9 c$ |" \5 I9 v
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    " J4 y: A: l6 u
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;3 u1 G- `! F/ m! d
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    5 O; w' \* ?7 o8 E) ^
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 U  @1 ~% m: H$ G! C) X
  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;
    ) R1 d0 |  ]. @% M. ]- P7 h9 l
  2. pthread_cond_t pct;
    3 b' R& Y" \0 V8 |
  3. int main(int argc, char* argv[])
    " Y7 A$ g$ A- G8 A& T: A
  4. {
    0 ]" @4 S$ M& F  k8 {8 a1 o" p8 J/ k
  5. ...
    ( P) w" F/ E! L+ A" n
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    8 @# `0 D& D9 M# ]8 C
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    1 T/ M/ |( L0 {
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);: ^/ r! q6 c# i/ q3 M; a" s2 W
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    3 J' e8 ]- f( [2 X8 @/ f" s
  10. ...
    ) O4 R; _) }+ r+ s6 h
  11.     while(1)! V. d0 y8 |1 G* x& V
  12.     {4 X6 T$ s* a% v; s+ I+ j
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      n& L3 Z2 a$ p
  14. ...
    1 W' k+ k* {; @
  15.     }4 G! E7 ^) Q9 L* [& m- ]
  16. ...9 P/ A, u  D$ j8 y! N
  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;">) o( Z  I- k9 f9 E% X
  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" \7 q( I; {' J7 {
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \, b$ e( C7 h$ H. t' `
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \% V6 P( x  X1 @1 M
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \& v1 ]9 D. v+ w$ E0 d$ m
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"5 N' ]: z, Q8 _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"5 q+ W5 j: H# i3 ~6 i
  7.     printf("preparing header\n");& e( _, Z2 o; K' C! ^
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \- y6 Z4 }" q- L4 [4 m1 O7 ?
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \* F/ @, ]* r% Z; |( z6 V2 \$ [, [
  10.             STD_HEADER \
      x1 o/ A( Y8 Y: f3 K0 `
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \( o8 C# L% r, X, @( {8 H& N) T
  12.             "\r\n" \9 k/ F6 @1 \  E+ ~4 z, G7 C
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / F. `' j0 E: p9 }. q- E
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): u1 Q9 X7 Q+ M5 J" `- S- \
  15.     {% \; ]' j# Y- X  ?0 w! U- T
  16.         free(frame);9 L! M% z8 I2 p0 m7 I
  17.         return;' P* y5 _1 z$ j) Q3 m5 D4 d
  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" \( ]* u" D/ S3 ]" P& S4 s  b- s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    9 ?4 d3 b  f  P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \9 }" K" K5 Z: R* N) z% X; p+ n
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);$ ?( {  d7 C3 q# r6 c
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' r! [8 C6 X( w/ {' F$ C/ T
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ K6 H- D; D7 ?4 r, y" z! _
  7.             break;
    + Z" ^7 [& Y$ |- Q
  8.         printf("sending frame\n");
    . @. S" t8 _$ l  c
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0): y; Y& l9 V# z7 P' T
  10.             break;) X. ~* x7 Z: d2 G; O& H( z
  11.         printf("sending boundary\n");
    ( e3 P+ z! j3 S
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : h# \- j' l, {2 R: Y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) `9 f; \$ @  @; ]& _
  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。


: B: O' f" |+ W6 U! b# U

* r' R+ P3 N  l; y2 a- ~
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
6 H9 n8 y0 }" K3 V& w
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 f2 |2 ]" J. U! y6 D
  2. {) q( {" {; x* _9 m; N$ F$ P+ m; P3 [
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);6 O, M% o0 @0 ]' j* m3 W
  4.     if(*socket_found == (~0)): s( t) o8 V8 `+ T1 j  s
  5.     {
    ; P% |, j! P/ h/ k' C* ^. D* ~
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");5 v2 n: L  V2 Z! b/ \
  7.         return -1;" M& j: P: D6 o) w- \! y% u
  8.     }
    " {) T0 \8 h& H9 S/ h
  9.     addr->sin_family = AF_INET;; p/ G# T8 {) N8 I9 X
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' b7 g4 J; v& [+ m$ a) J
  11.     addr->sin_port = htons(port);5 z- o! M- ?5 X8 C2 B6 M
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % [; X! R* _3 N- T
  13.     return 0;2 I$ K( F' W/ j7 s! v7 Y
  14. }
复制代码

" ?9 f9 a( t1 P* `# T
+ J$ I9 e" m/ |$ t. o% @5 a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:
  H4 g" \( f4 l1 x
" M8 _2 u0 @% `- c" q( j; h2 Y
  B5 A% W+ e  V/ k. L5 R; N
  1. while(fend > 0)0 \4 i; ]$ J. B& v4 J7 F, i
  2. {& d6 T# Y! j; C. }5 R! _% |% O
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    6 r+ S% X+ \: y* _8 m
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);1 w# m( j' Y7 e2 |9 {
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)" J! u; z$ {5 H; s% a+ E6 J5 k5 |
  6. {
    0 R. e$ Q4 K2 Y+ `, P7 t/ q
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;8 X. q" _* @9 n. o# Z
  8. picture.fin = 0;% `# v" X* r4 ^3 E+ M
  9. }" p, g6 {; `* E7 s5 X7 B' A- n
  10. else/ `7 D2 a- H+ I7 I: V& S1 ?
  11. {# z$ U: l* x6 i1 w
  12. picture.length = fend;
    8 e7 X4 W* u' e; h6 B5 ?
  13. picture.fin = 1;
    8 f4 {" K0 B  u4 F4 h
  14. }
    : o+ F$ O. ?& F
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);. D8 A  y( f/ v
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);6 O7 \- V* B. W0 S: x9 y# t
  17. if(sendbytes == -1)
    % Q/ I$ V) j7 V6 G4 y, j& r( S4 R
  18. {( r; p# j, w, E, `- g. N  ]) N/ u
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! b$ U2 a* ~5 m% Z7 p# Q
  20. return -1;
    8 g( d4 u# ~* D' O
  21. }+ r6 T0 M* p5 h4 x0 w
  22. else% E4 f/ m6 z9 F& O0 F! Y
  23. {- `  ^0 N% {, x' W6 G6 T2 y
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;5 U# s2 i! h3 a4 g4 O* u4 n  d3 w
  25. }
    5 b0 R. a' p1 M/ y! k$ R7 `' t
  26. }
复制代码
2 }/ X( D. E9 j3 l8 o

6 F& Q4 X8 q' a3 |

6 r6 m3 v* r6 o9 Y# {/ v

# m* {# P+ O" O* f' Y& xiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|小黑屋| 飞凌嵌入式 ( 冀ICP备12004394号-1 )

GMT+8, 2026-1-17 12:56

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表