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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
5 A0 r# e6 ~: K( q2 b4 F9 q* L8 n6 q4 ?0 C0 A7 a


7 c# n3 w" B% n1 @! B8 ~  c- E

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
4 T3 B1 p  K6 Q9 L! K) r% O+ o+ [+ C! S2 _1 y0 q! p

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。


7 u& h; L( R7 T- w# e: d5 ?% M


8 r" I8 ]4 I4 J7 s# |( M

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 w) `, Q+ m1 w3 r! Y! ?: }* 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。

& ?0 }) N9 j6 u5 T
一、HTTP网页服务器
$ |" x* l. K# G* a, ~5 ~

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)3 T' Y; w* `7 O7 o0 d# s
  2. {
    & Y3 q7 Z* r4 r2 Q
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ; T6 l% |2 v: ^3 W8 C. u
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    # B1 Q( P. }7 G$ Q6 g
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    9 Z2 m6 k& z+ ~- a
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;& _2 p( u4 m1 H  d+ @! m5 I/ A! X; m
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);- X" C; P7 G) f: ?
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
      d& i3 ~2 X: E+ T! p
  9.     int ret;
    ' i8 |; }/ J7 b5 F
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)8 f/ N& w6 Z& H. R2 V$ h
  11.         {# C8 @# S- `3 A+ U) T
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);8 @+ U8 c0 k9 K. P0 b
  13.             return -1;9 k; f3 a3 ^( T1 z5 f/ X' v
  14.         }% e8 L+ e8 g% }8 }! c7 C
  15.     int on = 1;
    ) {0 q9 m; b. Y# q
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 \) Y' ]6 Q  I0 v% U1 `
  17.     {: U, j' p3 w8 j
  18.         printf("setsockopt error\n");) H9 J) X) n' O6 A- S; i" t* `
  19.     }
    ' }, X9 W/ a. t% p8 O: E; N
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) V5 E* `- o6 |3 l$ _4 c0 M) N
  21.     if(ret == -1)9 ^5 K* ?5 y) p4 r1 W  Q; Y4 H4 G
  22.     {
    ! N7 {7 Y% z5 z
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");4 }# F! F/ e* U' U
  24.             return -1;
    % |: X3 t0 b) P! ~4 ?& u# u) I5 z
  25.     }
    ( G( b4 b8 t2 g* ^
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : |0 V7 [2 W- f$ Q) @
  27.     {
    1 ?8 @7 x! q$ k4 |" l% S% F
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ' L- y1 ~& o/ Z4 c( K4 u' R* U
  29.             return -1;
    " K# ]! r$ u8 d$ u1 M4 _8 ^) E
  30.     }0 @0 `, k5 |2 `( o
  31.     return 0;% e8 Q* x( k6 a  b/ s) L4 q
  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);2 J6 h" m% @* U
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    : L8 \; K2 K& t: |- U2 B
  3. {
    ( e# r" d5 W: P' @5 d9 h3 I
  4. 。。。# Q' y* f: h: W+ n1 M) Y" W
  5. while(1)
    * ^! e9 j. E5 r1 A
  6. {/ R- l+ `% e  g* _4 ^% Y
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);! N, B2 r$ W- L% b
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");* K; W, `1 h3 {# _
  9.     。。。7 Z0 F# x$ U7 G* Z+ n/ @9 C3 p
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);7 l9 u$ _  w) b& B. d% t
  11. }
    . ?6 W2 q' }/ |# M
  12. 。。。
    : C6 ]) C% ~, Z. q, d0 t* K0 ~
  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 Y' z# D8 h$ M- ?6 r
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;+ O/ N, ]3 X0 v: Q* L0 Q; C8 q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;6 N" }' d( r' X$ W, ~0 c+ r7 |
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    - [7 M; a, G" F( I: A% j' C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);( R4 J  k" P* s# e# a
  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;8 ?# C: x8 _% K% ^& c, {
  2. pthread_cond_t pct;/ s  Q9 X/ ?) Z% ^
  3. int main(int argc, char* argv[])$ T5 {. O8 z2 V: B) f3 I
  4. {
    4 J( t% A( r; Y4 D: a1 z
  5. ...0 c) O- o, o- U2 Z: A( I
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    # b7 K8 C5 H4 p( l
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    1 |' Z, A: G  I9 N. e& `
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    " I3 L2 ^# ~0 r+ c& o. s
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);- Q( \+ X9 z7 j5 Y
  10. ...! R- d8 h; ^! p3 W2 J" R5 D+ w. [9 F
  11.     while(1)
    + r% k3 G% ?. v# q8 P* [
  12.     {
    + k" X3 D  a& T6 C/ x
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # ?9 T7 ~' B" T  `! Z# N
  14. ...
    0 _- [3 f) E4 C) J" }8 `2 `" Q, A  \
  15.     }
    & ]. I* o" n2 r" [+ }0 j
  16. ...
    * x9 ~2 Z+ _. B9 K8 h
  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;">1 x  ^" ^$ T" w* m' b
  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" \4 ^: e1 W' v- e4 n
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    4 q+ s! K/ N+ E3 L/ y" V2 @5 V
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    5 v9 i) c# o8 z2 y
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \4 ?/ b6 h, M& |9 D8 v
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"4 i8 w2 w% i6 Y6 h- H5 K8 A
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"  v1 |. v2 ]0 m- X# J% x
  7.     printf("preparing header\n");& ]$ l: F  B( v% r5 M. `) {( `3 k
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ; z2 m8 J8 n0 x0 W9 m: D6 p! U
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \* Q( P( [6 Q/ s# a' s' W7 v: |4 }. c
  10.             STD_HEADER \, s0 r; v1 P( X3 k, y
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! S5 y4 P7 G$ \) p  w: f" w
  12.             "\r\n" \! b% ]+ A, O7 L5 z
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 L6 ]% P4 A" a+ C# ]
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0), x  v- F7 a& ~, ?: D. x- _
  15.     {3 H/ G; _$ R$ ?8 N1 Q
  16.         free(frame);
    * g# q6 R* x2 s! X
  17.         return;3 A  R$ z) d( C- H- q
  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 ]! h) {: }  C. f; v2 M, e5 X
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    6 B' @) f( L1 l) g- g" \
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    " ^! y$ W2 I- j2 w* W% F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);. [6 d4 `5 P* q8 c
  5.         printf("sending intemdiate header\n");7 \7 r6 O( ?* b7 k6 G& T1 b
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 P, r( M. [4 J: H
  7.             break;
    : `. j5 f2 V- R( [6 x2 l( G* M
  8.         printf("sending frame\n");0 u' K( S* s, ~" K+ \- ]5 v
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    & g/ A% d7 t, c* V" n0 @- T3 H
  10.             break;
    ; O0 ]6 l  p" o0 j0 ]+ Y
  11.         printf("sending boundary\n");, d  f* z8 p0 o) b  a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! x- _$ y( X- ~  O. M) T( S* x; e
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 b  c: ~8 n, e. q$ H/ f/ e: ~
  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。

+ u( h+ F2 p( q& |8 v) g4 e


0 `; e6 G7 P. M4 Z# f7 U' S. q! k) S二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:3 W( C+ K" ]  s2 S# e
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    " K: |1 O  t( F( O! D; q, D# ^# I
  2. {& F9 M+ W- @/ [8 i7 |& \
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);* z; {' _! c9 X0 _( w
  4.     if(*socket_found == (~0))$ h' d; p4 V; b( J+ B5 T) M5 F- v
  5.     {. u% q& W3 O" R$ E. G
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");2 c9 _' G6 c: q$ }: ]+ O
  7.         return -1;+ j5 H' p: N, @% k
  8.     }; y  n1 s" M& }( {. s
  9.     addr->sin_family = AF_INET;+ K7 z* w0 r" ^0 d
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 I7 v' i3 W2 T+ g- n
  11.     addr->sin_port = htons(port);: U. O7 n; J) e) W- ?' f
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 y1 Z- H) D" V! s# z. x
  13.     return 0;- O, n$ X& h6 Q! k, g& ~1 n- w
  14. }
复制代码
" ^5 w, E- l" Z3 Y  U# o

+ V3 \" S- Z5 W- C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:
9 Y% B  Q0 `: Y9 m( k4 t' ?+ T7 w8 u: [* K( b! U% H
& V# K0 ?* r5 k- C" F% U7 {$ G$ E, T
  1. while(fend > 0)& X4 D3 _$ p" [: `, F9 ~  N" l" J3 }
  2. {' j# D  c: Z4 ^; t, w( I  x$ O/ f
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));0 A* q9 g" x8 w6 Q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    + ^8 [; ?: k, ~8 J# r
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ! o' l/ T9 j0 Y: T
  6. {
    8 j1 J/ R) m$ [3 }
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;- m3 M9 w, I' @9 }# G
  8. picture.fin = 0;5 r6 }9 Z' _" M5 g5 g1 _
  9. }
    & A3 g$ B& \) l
  10. else
    / z$ @! j! w* L$ W2 n+ b
  11. {
    + Z5 @0 I5 \! e5 S0 D
  12. picture.length = fend;
    + R) I' z1 e9 d3 B
  13. picture.fin = 1;& e! j% N$ \0 N  s' D' g
  14. }& _% p; S3 _" T) n5 a
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 C# J, _3 q4 n, x% \
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);) e8 u9 a/ X2 N$ W
  17. if(sendbytes == -1)
    0 ?6 G( z- g  x% G8 @7 n
  18. {
    + m4 h# I0 x% f- ?
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 {' P7 K3 V; z
  20. return -1;- O, q5 z7 T/ c
  21. }2 j; o  q6 {3 |- Q
  22. else% f& E* j8 _, O! r! x( A
  23. {6 n5 L  C# _7 s$ L
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + t6 C* N+ H0 ]9 o' W7 T" m
  25. }
    " E6 G" W2 F( `1 n7 G
  26. }
复制代码

# X- Q* A7 _% o. r4 k( A2 I) H& o, k5 C+ I

+ \- b4 [1 s8 F: ]( J
1 ]; N! f7 N% |1 ]$ Q% z/ u
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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