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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
) ^- p' b. E- X
9 I( B# r" S+ R

, H" p$ K8 @$ p  r

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
2 _1 j7 @- F  s: u% J; H! {! @1 u8 ^0 P' M' `" V" K

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。

1 ~* G. k9 Y4 E7 Z3 `9 z. `7 R5 i: |


; J1 E6 {) V9 A0 x( E

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。


    9 q% W1 L8 P' u9 {5 z) I

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。


7 n- A" Z/ E$ Y) d一、HTTP网页服务器- i% ~3 R  {* P3 R# `2 c, F! B

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)% p2 d. T0 Z) O
  2. {7 E2 j- m: C+ S
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    * a: y* t) A6 K# \4 s
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);+ m' y3 h6 W% H0 H2 q3 M4 W) m8 h
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));& v" D3 {* f, c9 O
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    * \# Y6 a. ^* Z+ @# w! _
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 E! k/ F2 X' |2 R& R
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);2 I  F* c/ r+ g3 q, l! [; Q
  9.     int ret;1 }, ^# d: j  A# L+ k/ @+ U0 l
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)3 x" b* Q/ j# e5 n( [5 c& M
  11.         {0 f3 ], ]. \4 R- Z% d( R
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);* z4 c: t5 h5 {+ k1 k
  13.             return -1;
    " y! v& a' l3 n' j
  14.         }" N) J( V/ Q9 H' c2 I2 e; L* Y
  15.     int on = 1;
    ! r$ E) j0 j# A4 I
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % v8 s0 f( F  `3 \# T" k  F
  17.     {
    7 V( ]+ D) r" [* l& E
  18.         printf("setsockopt error\n");
    8 L8 \% z2 j3 s! K# X
  19.     }
    + ^. z( N. Z* ]  {4 e9 T
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);* X2 R: \! j( h9 R% p* k5 S
  21.     if(ret == -1)" U8 W$ ]2 \$ A+ B  \
  22.     {( y5 N, L( [. G9 L" h: K
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) {9 Y% x. A& K' R2 c' _
  24.             return -1;
    $ S) q' @" U3 X3 U. y: v
  25.     }
    5 g: e6 ]% O0 o1 ^
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! g! o; B. Z0 c/ s+ a6 r+ F! g
  27.     {
    + T$ v" e3 m+ Z! Q6 ?
  28.             printf("Listen failed!\n");8 z1 w, h. ^$ J! E. j$ N
  29.             return -1;: d0 O1 k  V' [0 f+ ?* d  k
  30.     }" ?! }  ^4 u  ^1 R/ F1 Z
  31.     return 0;
    4 M5 P; }& h- F5 n- Y% ^' M" t
  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);
    # t8 M9 {; {6 V! F1 h
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- v6 ^4 j7 e- q5 q; [+ e4 {: o
  3. {# k' e; H# U+ b" T0 F$ S
  4. 。。。
    8 F) U3 K/ D, c
  5. while(1)
    4 l$ K+ G+ H& O. c: ^
  6. {" W, t' F% l6 g* ~- k1 _
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    % n9 x) ~* t: D6 @0 T! v) w, ^
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    / M2 Z6 B, G1 \! A: g. a7 ~
  9.     。。。
    . b0 a0 i# s# S; M' O' q" W
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , X) Z, z2 \2 [  [
  11. }
      O3 q& p9 o2 l$ t' C
  12. 。。。5 y! D. `6 F! Q- ~' O+ I, n
  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);
    1 v! x& I* B+ \" S- l1 J0 J
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;4 p5 o+ J0 S& D3 V0 P, T. O) H$ O
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    2 Y" K& F7 S4 l+ j
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;5 K% B6 E) i: {# K9 ~. G1 z
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    5 R9 O# G$ W- I1 C
  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;
    4 n$ M% b) ?% R2 v9 p
  2. pthread_cond_t pct;
    $ a/ w6 [$ @+ }' q
  3. int main(int argc, char* argv[])
    0 }9 F0 ^. R" S5 T1 H+ X. Y
  4. {8 k" }. c* M' k+ `/ I
  5. ...9 O- X4 ~+ p0 i3 ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);! L8 m; D4 U+ J
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);1 |" q* ]# J% t# l9 ?- r' u% f9 |
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);+ B" y6 ~- G! [- @
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    + a- q8 K4 p" I0 r; e  t0 m
  10. ...
    ' W& M( W, I7 c4 O
  11.     while(1)
    . D- ]' m9 h: S) q6 G" H
  12.     {. S2 Y# V0 d2 X+ |4 d# T! U
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);3 j6 Z% b* \9 h* ^% d1 h
  14. ...
    ; J. G2 E3 ~$ V
  15.     }
    3 ^/ {) G8 t+ j/ Y6 n- ^! T0 @, d5 ?
  16. ...  Z. M% h, b& d+ ~$ v8 o
  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;">5 N  u' n7 U9 y
  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" \
    ' v0 d- q- ~9 J% F4 e4 r7 f, ~
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \9 P+ ^% C8 Z" F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    " e" ]& i/ E+ ?2 u" C2 ?# c
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ' @4 b6 F! `/ K5 V
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n": `+ ]! t! q( ^9 T& j+ a" C% c
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    . U: K( ~: _! q) R" ?1 {
  7.     printf("preparing header\n");) g9 Y" z( I/ I9 d2 I' X
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 V/ U6 L  j8 y8 d& x6 @/ }
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    # {  Q# [4 h# j
  10.             STD_HEADER \+ v6 i, u) Z; O
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \7 R* I+ {6 S& }/ U+ T
  12.             "\r\n" \
    ) P; u& I0 ]" n
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");0 `  N: y0 C2 o" q; I) A  ?0 f" i
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 E$ {+ r. {' D6 \, ]
  15.     {+ d8 }$ b5 _3 W4 \% U! d
  16.         free(frame);8 a/ L( ^2 E* s! x2 n7 S8 p# |
  17.         return;
    5 O+ D2 I; y( p( _
  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" \
    0 h' {5 i( W& d1 }5 e' b& w; }; U
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    1 y7 R# c: {) u+ @/ Y# d1 c
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ) c  r/ J; t' F! j/ F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    4 a; c8 |0 l$ W% H" X3 S' g. G; b
  5.         printf("sending intemdiate header\n");8 `$ v: G( Y; ?3 C
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ ?  A9 @9 `8 K4 g2 r; O
  7.             break;
    ! |8 d7 j2 L  e
  8.         printf("sending frame\n");' L9 r$ I* H. m* M* D# |' ^; m0 F
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)! [, F* U( l* j. j4 D' c  Y3 i- l
  10.             break;
    ; z( N$ k; r% O: @  V, q
  11.         printf("sending boundary\n");
    ( M3 K+ ]6 |; K& O7 P3 Q7 M
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ j: r5 u" p) }3 E; q7 |( q: ?
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : U- H& c3 l  R" f: i0 g) ?; Y: ~
  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。


8 r3 _+ r8 |- d


" V( {% x" H" k" |. A" Y" H* z5 i二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
8 n* E# Q7 x* L& G0 u, h) {3 q
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port). P& B: ]" p: G- t
  2. {. z9 M- f4 m# v7 p
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ' j/ |! J7 X9 S/ g8 t$ x
  4.     if(*socket_found == (~0))# C& }& y9 v% Q# ?! j$ Y1 n
  5.     {$ d$ @4 T1 q( K/ M
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");+ P0 F1 c2 u! p9 v5 Z
  7.         return -1;+ D* g5 L) F) X0 i/ K
  8.     }
    8 {# k: a/ w4 l: `! L# @6 q
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    0 B6 [$ c! {, p# \
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , V! p' R5 i% {  [2 ^- S$ R0 i
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 i5 {* l) Y+ [- o3 S3 E% O
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);4 }7 i  c9 z( B  B6 D8 j" l" W
  13.     return 0;
    4 H" c: T) _& ?' p3 ~# D7 @* M. j
  14. }
复制代码
/ ~% x' d/ z) w& T  s
$ T7 h+ J$ @/ R# Q9 x
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:" |; a* H  X0 j  C/ {6 _4 E) [

# ^5 i) W7 B  {( A: F/ Y: s: L
% ]9 q$ u7 |& i, Z& \) \# w9 ?
  1. while(fend > 0)7 k) n) N% z+ |0 K" s- Z: h
  2. {
    # a( f: ~: q. g2 q# H8 ~0 t
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    3 ~( v, o$ h* o" ^' e" R
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 R& E3 |# K/ D, Q' ^- G2 m9 \
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN), N9 S. p1 Q. Z8 y9 i
  6. {$ ]8 ?! Z( E& w# \& d7 i5 j, T
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" }# t  F( }7 H6 }
  8. picture.fin = 0;
    - c# l+ m5 ]( Z* \+ K
  9. }  z" y+ h* I! S. A
  10. else7 A) L4 w1 r; z1 j
  11. {
    $ A# ~; g8 F, n8 a8 e  k
  12. picture.length = fend;: Y  N& w0 V. @8 ~7 a
  13. picture.fin = 1;) j. q4 Z' h: g
  14. }# v3 t2 ?& X6 G4 _
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 l0 j& H* n3 p4 U, T8 c  i
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);0 A& J3 V; [$ p1 U/ m3 E9 g% g- {
  17. if(sendbytes == -1)7 z- G# t7 k8 r6 V
  18. {
    8 m# d) a# R2 s
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");4 I. m0 @" Z% G$ e, K
  20. return -1;
    % i/ v. ?  d' x' m/ j( I
  21. }( {! k& w" l) y: D; W( I
  22. else) e, _* V) `8 G9 X- {; n! S; T
  23. {/ f2 e4 p8 n1 H; h, J6 y2 I
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : L( o: W( Q! U% p: C7 L* y2 Y$ X
  25. }
    ' r' j* P# @! X8 o8 \$ R! E8 k9 ?/ w
  26. }
复制代码
; z! O& ]% V' J# ?' v3 U6 N
  s, T- i- E( B0 ^; T3 k- _( Y3 W


4 @7 ~. s/ n- o6 A4 \  l$ M; U5 i7 e, A
. z' W- \5 D9 c0 GiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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