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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
' j; M0 a* N5 [: t+ v7 i3 C9 h8 I! ~, @1 D' O* l* D

" L  R/ A- w; d) `+ u! A

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' U7 F8 ], i- Q+ D4 p! f, q

+ r+ M: L; F/ M0 S& L

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。


+ i; f  E8 `; n* X# e2 C

) `# t3 I& v( Z$ h

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。


    8 B. h# b$ V% s4 a8 Y3 |

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。


: ]2 Y( P. X3 s8 O2 u, l一、HTTP网页服务器
; a# h+ U9 Q& K3 k5 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)
    - _$ z/ c# k  z- B) k* G
  2. {3 k9 i2 i' j' n! h1 y
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    # q! Z' F: j2 q9 a
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    * _8 H9 |" V8 b  n. w
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    : {2 Y1 o: q8 @
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    6 v! F" a6 w" B2 U, n0 X
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; l" K; R) ]$ G1 Z" ~8 N. r
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);+ b) J' `5 m0 F: A1 q$ g) V9 i. D
  9.     int ret;% g! L) a: |9 r2 W6 y+ T' g
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)5 ^' X/ n7 x. H6 E  {
  11.         {
    3 Y0 \+ E: ^3 Z7 @2 S% f
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 ?- f+ R2 ?* x" a- o
  13.             return -1;
    : i& U3 `, [/ G& M- f+ N& q, A+ m+ i
  14.         }
    ' I7 B. l2 `8 w4 C
  15.     int on = 1;3 ]6 N+ o, I# s2 @8 Y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0), j: o' c5 {  p1 W  o
  17.     {0 x; t: U, Z$ `& w9 Q
  18.         printf("setsockopt error\n");, P3 @8 ], C! p  _
  19.     }, G( c+ c# f" M9 \" Z9 w1 u  l
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' Q4 X: U. t. E
  21.     if(ret == -1)
    + G$ g1 x, m$ j1 Y, C& r- Y
  22.     {" u- T6 o. G! F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");' j  Z6 J9 V% f
  24.             return -1;
    3 q* c& Z0 X4 M4 g8 x# r7 f8 O* U
  25.     }
    . K& ~# @7 `- C* [7 k; N
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)4 F, \' O0 @1 \5 S
  27.     {. d) `2 S9 j. F" J5 y2 Y
  28.             printf("Listen failed!\n");; [9 Z2 {) L; y0 u+ n4 d% S
  29.             return -1;9 [. n" G0 t# l! F% S
  30.     }4 v1 h# p2 A! r
  31.     return 0;; {8 |8 q9 j3 q# w5 u
  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);& C! E8 R4 U  p; A' ]+ s, G
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    0 c6 y: B: x5 g1 m0 k2 R( F) u
  3. {
    $ Z- E( D: _5 v' u- ^
  4. 。。。+ d. G5 M& p3 @# S/ H3 r" `
  5. while(1)( A& Q$ Z/ C# P' ?
  6. {3 ]: t, Q$ x( y! {* U9 k
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    . H* k6 N1 V. J( ~6 s4 R  v2 E
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    1 P" k- i8 \5 _/ [8 F
  9.     。。。
    1 O9 X( b1 P$ D8 B4 z5 h8 [
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 `% G& f, y  k' ?$ v
  11. }
    ' p0 c" I/ G( d
  12. 。。。, [# @2 ^# @2 T- S* I$ L, G
  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);3 h% r* p# @% E
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    7 k3 w$ N5 z) D" Q# c. Y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;9 p  z/ X& s) l1 B, }
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    5 L9 v, K# u! E/ `! j
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 {0 n+ |/ o  X$ q, x; c; |# T; Y1 H
  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;
    ) d6 D8 _1 G! W1 s  g5 ~
  2. pthread_cond_t pct;, x- C7 f' j9 U' `
  3. int main(int argc, char* argv[])" P, p1 I5 R4 A& D  A
  4. {
    : h+ x* `+ w8 b/ V5 s' g" \( v/ F5 o
  5. ...; l/ T7 n2 {  L
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);: J* U0 |7 _! Q4 }& Y( y' }7 I
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    0 }6 u5 C! Q+ V3 n
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    9 M5 v8 H2 s; Z7 X4 A1 [/ H9 Y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ' Q6 r: d6 r- g* {9 D6 C! D
  10. ..., T4 `+ T4 ]; }) O$ f* x) j+ H0 m9 @; H
  11.     while(1)
    0 S) f0 l# T8 }! h* T) e% o  h/ A
  12.     {: P( x4 U" _( _# z  O
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( [, a' w, U9 A8 v* k9 N! \
  14. ...
    , z9 n5 v* P8 _
  15.     }1 O, w! ~. ]5 h
  16. ...0 O  c, f$ N0 S# K4 r+ [9 x8 g
  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 F+ B( R$ h, D; 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" \. o7 Q' ^3 }) d( T' l  g' M
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ; R0 e8 @5 j9 z& S: {
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \3 B  C1 c& s5 ^; `$ v" {% W8 Y
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \! E9 e( ]: }" {9 c
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ! k- n/ q6 X; c
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"9 o2 l9 T6 ]! z: w3 }
  7.     printf("preparing header\n");
    % W' v6 h, H2 x
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    * H1 b2 C( \5 u; s
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \0 `4 l* I% C: y9 t
  10.             STD_HEADER \
    " t4 m. Z. d4 W9 U4 ^% l
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \2 X6 R$ T- Y% u, w' a4 F5 o
  12.             "\r\n" \7 p& K9 Y8 G4 q/ F
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");9 V! y' @8 F. D4 ]. v" }% ], d
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) O$ s& f( V  z8 G
  15.     {  e/ v! f3 p! `  I
  16.         free(frame);
    9 @! l; `' r7 H7 c& Y* c
  17.         return;
    6 A- l& {6 ^( K+ M6 D1 L9 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" \4 {, G: Z9 |! f) B, H
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ' ^3 X1 |8 ~4 V
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \6 w" r  ?  Y; Q$ e" h1 u
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    / k' x; w* g# C8 F: E; f9 h7 E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");0 C. \0 e8 H( B; k; K
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" X) |& |9 Z: o7 \  G
  7.             break;- b; W' O4 N9 V. z" ]
  8.         printf("sending frame\n");
    ' @9 t4 Z& M& W, H; d
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    * D7 A) F! I+ s1 H# f0 D- r9 f
  10.             break;
    $ ~9 H5 b4 F. `: b2 [5 P6 E& d
  11.         printf("sending boundary\n");
    ; S# C; q( t4 W1 [. r0 _8 i* o- Z
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 d6 x# v, X' X
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' y0 I7 S" @4 b; X' U0 ]3 X
  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。


+ y% y7 I6 V1 b2 j1 E2 O

; S+ [( d. D: ^2 Y
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:" {% X; Z! c6 q0 o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    & \+ r+ L8 e# a5 y: g: U7 _
  2. {7 B" F  V. `" X9 @$ {
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);: Y- s6 H; e* h1 g. C- |. I. e" [, u
  4.     if(*socket_found == (~0))' n- ]7 Y9 W5 R2 \% K8 R6 }
  5.     {
    - M9 S" b9 f3 u. i. K5 c
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");( }9 C! y$ ^0 Z
  7.         return -1;+ t3 W4 R: T/ \& \
  8.     }
    9 v; W5 j$ i& W: S; X9 _" Z4 q
  9.     addr->sin_family = AF_INET;6 v9 C$ }( N# M
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 q2 |/ {  j. u: Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);& J, \0 i* c: _8 ~$ r% F7 y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " j# w& G( V8 X6 |% W) a6 J
  13.     return 0;* K* z' M' n) g! L2 {* N
  14. }
复制代码

3 j, {6 [3 }  b$ Q
, @& A( U6 G3 P  t; 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:
1 S0 o! W  T, k0 }3 p5 ^3 A# X2 G  a: z4 }4 s

: a/ q5 X3 u) ~7 t' w
  1. while(fend > 0)! V. {: A% h/ v
  2. {2 t" e7 x& W' d" t( x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    % k$ p2 S& T+ j" X% X1 u4 W
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);* Y9 _. d: o2 |; l. N$ G' ?: C# s
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ' Z; |' H' p7 W3 w& V
  6. {
    " ^' @4 n( T% V+ a
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    : c" h- I* j; [' O5 v' S
  8. picture.fin = 0;
    * e3 J) W% m* B' x
  9. }- w3 C( [8 m; h% z* M
  10. else
    , y% D; J3 ~" e+ T/ k
  11. {! o; ^; I8 O6 Q6 S) f
  12. picture.length = fend;
    3 U: B2 n& ?7 S' p  }- \: W
  13. picture.fin = 1;4 R2 i1 p  o# p2 H
  14. }
    " n  O( Q( k  _. e$ }$ \4 d0 w
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);6 f  T, Y  l9 U/ D/ Q( A
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ p) J& G1 s( r$ S4 a
  17. if(sendbytes == -1)
    ' I; J) ~) i! y
  18. {0 w5 v1 j# g8 E' G2 x4 {' g; S: t
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");7 l, ]4 h4 x; G, i5 a8 n
  20. return -1;: C4 w4 w( _, Y4 j4 H& p# }
  21. }
    3 L& q7 z' X( \/ l& [7 r, g8 V
  22. else) O0 Q2 F2 u- T1 H
  23. {' h" L3 F. X' a! E( x; S$ w' J. H
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;: j+ d" P( {8 m1 j5 I8 _" b; i
  25. }5 z  t7 @7 l( I1 w/ S
  26. }
复制代码

9 I6 A3 c. G# k& m. N$ L& i( K5 f' I1 G, ~& q8 X" ~+ X

6 H" L# j7 Q! ^' d  J/ G
! h# w6 p, T  g; E* A) M! s
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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