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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
4 U% W$ f1 x; G: g
7 d0 v' i% d8 g; A


* R& P2 P$ y& \& C

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
8 _7 B* d( h* a% p5 L. s
/ G; l- I. ~4 j6 D" u1 V. i2 \! g, H

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。


) M6 Z5 p8 b9 r# p


1 ]7 f! [  h! x# x$ s+ V; p: \7 D/ 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。

    : R( f9 M' K/ `" I+ D5 q& _; C

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。


& g# ]* B2 B- N- T+ B一、HTTP网页服务器
9 @  U6 O4 ~5 e& M& y

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)8 ]2 z5 d! f( T
  2. {
    8 r6 {9 q, L) v3 ~) t& t! I& A
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    3 {4 e; R  b! j1 ^5 `0 s
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    " }* q  @( }$ u. w1 Z6 N- a/ y/ L
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));; @7 p4 k. u' [0 W" r+ r1 h6 X; W9 B
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;7 J+ l3 Q. Q. @
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 g' b( h( ?: t7 k
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    8 P/ E7 H% Y, c+ R& d& b0 d
  9.     int ret;
    ! F% B+ q1 s! O0 ^1 E. a3 w+ y5 j
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      J0 M% e% Z/ \
  11.         {$ @/ P2 H0 E; N. }
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);% _) K: G, O# {
  13.             return -1;
    ' P* n4 Q- a7 Y. M- F' M* }* w
  14.         }
    / u. x; |6 F7 ~5 A8 x) K$ Z7 i0 x
  15.     int on = 1;, ~8 l" [$ N* X6 R" O
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 @8 N: c. ^' u7 z0 m6 D
  17.     {5 }/ T. J+ ^, U4 e9 ^
  18.         printf("setsockopt error\n");, ~3 z: t; v: c; p5 H' b: \' T
  19.     }
    : @3 Y' {# k; e- e2 Y" @
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);4 p: J1 k% }- A8 R2 o* g6 K
  21.     if(ret == -1)$ ]9 a, n/ p  ]6 {! y
  22.     {+ ?$ q  `9 p; g  F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 N1 r* H+ ~6 N5 W. L
  24.             return -1;
    5 M' ?6 r( r( F
  25.     }/ R1 n7 b9 z( L
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 K5 i1 K* J) O8 X! G4 I5 g! W' r
  27.     {5 d, F" C) U& T* f6 s9 C* Y7 v
  28.             printf("Listen failed!\n");0 O4 p4 W- N3 j
  29.             return -1;
    4 }, s, j8 t+ ]& P% r
  30.     }* `. _( ]/ F/ d' Y; B1 _
  31.     return 0;: c  T- s4 i! L
  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);9 E: R& b  ?9 W; X/ u) Y2 ^
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    5 [+ p. k% n# F. S
  3. {
    0 C. Z) L& q" T' @8 q; l
  4. 。。。, g& S2 r+ U5 e( t  i3 ]
  5. while(1)
    # L: O* q% J" q% D1 P
  6. {
    & o) Y6 ]) R. J6 g, ~+ R( i
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);, S  I* V3 p( }, x: c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");7 @# Q& s% ]* ^3 C, |9 D$ S
  9.     。。。
    5 n% L. Z9 `, a2 w, ]
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);% H1 v/ c) Q9 C5 `3 j
  11. }
    & o! d5 E0 O2 w$ n9 l  o
  12. 。。。( w0 [# P, \( k# `9 N7 \, T+ {- n- f# j
  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);
    8 N. T' ^. |+ O
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    7 }: c. Q  `, {# H1 k1 m5 J) H
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    / q5 K: H7 i/ n4 ^. G' I
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;" ]4 P6 a" R' m/ R& Y- D
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);% f$ d& ]  Z0 E1 g9 }
  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 K2 m0 J  R/ D8 l  \9 F& b. @
  2. pthread_cond_t pct;6 V( u  S: B) a0 s% b
  3. int main(int argc, char* argv[])
    % t' y3 z9 ?9 z* X8 b& c
  4. {
    + Q1 ]: a/ T' e$ s
  5. .... m/ D* `0 s3 {
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);6 s- c& I3 {4 Z1 D( D: v: |5 i
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);' P- e; j- K0 \  J# u
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);; n  W2 q% ^9 V  D, j) m6 D4 Q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);& l3 ^" u/ B: Z; D
  10. ...
    # W3 V8 a$ N, p' G: E
  11.     while(1)
    . p5 X( \5 [' [( B
  12.     {3 _6 |, {( Q) q- ~& h* b
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 m) p" V- j3 h/ P, p' ]) n7 A  b
  14. ...+ V) ?" L- N2 Z- p0 J& u  X
  15.     }, Y* G6 d3 d* R  }. e5 U# }
  16. ...
    6 ?! c2 z2 h) K
  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;">
    ( e  f: j# A1 X3 O% c
  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" \
    3 R" D7 @, p8 _: w
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \# ]0 \8 y6 B7 v& n; ^. c$ e6 b
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \% w5 e# m% N" ~0 Z1 R, U
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    8 r1 F$ q# V% v3 \( q
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 c8 m/ ~- d7 L2 x4 S) G3 ^
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    7 r- F7 K6 _+ g8 K+ \* n  O8 W; D4 O
  7.     printf("preparing header\n");$ D% K( ?! K/ r% p
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \0 G* f+ A) R* k4 ^( Q. F$ I8 N9 V
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    , C' Y  d) l1 y9 \
  10.             STD_HEADER \
    6 g* E1 Y- E. x" `9 g  J; G
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \# ~- M2 c# \; V* X/ R" c! g, f
  12.             "\r\n" \8 |9 X$ g  q# M7 I1 K
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");% m; V$ q3 f4 \0 O1 K9 [) P% H, v" R
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 H, j/ i5 r- H3 s6 l" n+ K- _; o
  15.     {. u# Z% {' s( e% i* i
  16.         free(frame);
    " b: i' K$ ^& x
  17.         return;1 Q: x1 }) M- h; h6 p5 A
  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" \/ w. Q  ~+ j/ Y5 Z4 e0 L" Z
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \4 C4 z1 t# F! g# K1 l
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \# E) ?. ]% M0 U( S: d9 Z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);3 \/ |" [3 S3 V: V
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' ?% C6 a0 l/ M8 A6 f+ K5 m
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % G+ O9 l; v+ G3 R, T, I
  7.             break;
    $ R1 ?4 x$ b& |+ o7 I+ h
  8.         printf("sending frame\n");
    ' i! H( w& i, O9 w* I
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0); {. \; p: s2 v# E: j6 z
  10.             break;
    8 f! n1 l( `/ c6 ?
  11.         printf("sending boundary\n");
    0 c( p5 u, v3 p" c, j* x% Z5 R, f
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! p) \; F" M5 f+ G: \7 b
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( u6 B; y" c( A, f* J2 s; o
  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。

  k, x$ D, l* m  G) n

+ k# m+ @5 a- K
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:: }4 W) Z; G' B5 @' t; B) ^" r
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)& k' T: E8 `7 r$ |& U* e$ v8 C: i
  2. {+ w; z/ B  ]. o$ v6 b
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    / @  G+ p5 I) n2 _
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ; u, l0 C; m1 k2 }) @
  5.     {) G* Z' g! T9 t( g
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");* A) F! ~! W( M/ j" S
  7.         return -1;- A. @1 p$ n- M
  8.     }8 s& z) u8 z1 p% Y2 e; _
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    , A* F2 B* S# |" y
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - A. C# g, }5 F' f, n: I- p4 O
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( h& H7 U9 F" k3 T9 h/ a7 I
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);- u$ V; V+ n; K# C
  13.     return 0;
    1 Z' O7 L. q" j/ ], b& D* w% V
  14. }
复制代码

0 I( j  j7 A7 o) U* n3 w8 F: `- o! i" n$ A. Y. w. m7 ^( c  R' 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:
- M& O( m3 S6 e* j
4 Z, ?& ^# U$ ?# C9 }: p
0 Q& o1 U# x$ V% e5 S
  1. while(fend > 0), O4 ~6 m; Y1 c! @( f/ w2 k' C+ g
  2. {
    $ R3 B6 U" z: F* T
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    0 K/ l  b/ t" |/ J* i4 p; C
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    & o. ?5 n, K* @6 W( w5 [' O
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    5 V- y. w9 d( [
  6. {) E: W+ I% Q  |; j3 ~+ ^, s
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    8 [& p* b5 u. F% i# R) q
  8. picture.fin = 0;
    : Z8 _, w" o8 U9 M
  9. }
    5 ~. S2 H% A4 m# s1 u. @, Z
  10. else
    ! O4 i8 G  K+ y, V5 L+ t
  11. {
    : @7 _& e, H! C; Q" E2 q( |  d
  12. picture.length = fend;
    & T" E3 U3 N' u  W: m  G
  13. picture.fin = 1;
    9 _2 U% i9 l! A, t9 @; O9 F8 e4 u) T0 O
  14. }6 m. X3 \$ U  @3 s5 g' @
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);& K: B& G$ B% u4 d/ ]- a8 F
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);! M5 j, k- w3 F. q; n
  17. if(sendbytes == -1)
    ; @/ i+ z/ g) O& @! |0 ^
  18. {
    9 L; D8 _! }9 ]5 d8 \  F. m8 _
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");- d! k$ Q; v" x; Q
  20. return -1;
    " U- H! R# x2 W- J
  21. }4 Z/ B) `: y1 S% V% q5 H  |
  22. else6 x9 h9 d; h( p; e, B) W6 g
  23. {) i; h, W! x  l7 B: P1 v
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % p% t. ]1 B3 [! n
  25. }
    5 y# d9 F6 p* S' y" r
  26. }
复制代码

0 ?" S& T) i* I
9 g7 a- ^* a+ U& U' X$ Q

& b# Q* G6 M3 \- Z/ z. e' w# M. K# B
5 n+ K, M4 ~  R
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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