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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
! ~; B) V! I0 X* }4 x# ~, h. ?/ g4 v4 G# P9 K

# b3 [. X/ D- J/ J  k/ Y

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 r7 f) ]  X+ m: _
. u0 E$ n2 L# i+ z1 e' I6 }

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。

6 u" c  s3 P, [: s% y" }

! b+ \  {3 W' |/ v$ r6 p

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。

    7 C; Q5 Q; N1 `& m

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。


4 m7 n9 P8 r" ^% T+ C一、HTTP网页服务器8 L# ?& k# G4 g1 N; [  x) }

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)2 S6 L2 U5 T" W
  2. {+ R& ~. c7 m" h
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    - R3 z/ s; M" u  w5 f  L- E" j
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);1 B) a+ l& O, L( e
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));1 G$ M; U8 L# E0 `/ R
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;5 f0 p- T3 P! o* U% r
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . }8 h' k4 T' A( g$ j# g2 E
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    : [+ J& h  ^; t" m. z
  9.     int ret;
    5 i( b# B' `8 t" w5 |
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - E) [" C6 p- M
  11.         {7 ^5 [4 D$ b/ _% B" z2 ], j7 g" f4 X
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);9 g1 |. v- f: ?
  13.             return -1;' L: w" Z( w: d* m, X2 M$ ]- U7 N
  14.         }
    ! S8 b& y- {0 p- a
  15.     int on = 1;8 R* b9 u8 U2 }7 x
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)- Y6 E8 i3 s0 r; S
  17.     {
    1 Y. V& w* t% z" f! _* U
  18.         printf("setsockopt error\n");" E3 D( w6 C( B( H# u* O. ~" t
  19.     }
    4 b8 ?+ U; B% q1 ]' ~& g) q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' ~5 i. l  {  j. ]. T
  21.     if(ret == -1)% i( [; V( |3 E/ m, S& @
  22.     {
    0 j/ `. z; h; n/ ^2 U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");5 |7 V& m6 K, ~1 p& d( o
  24.             return -1;
    5 ?& H  }& b# [
  25.     }
    9 B2 n; R- F1 q8 ?/ c2 A" }, k1 Q
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1). c/ t% h: S$ g% q, F5 f
  27.     {$ @  a$ I5 k( K( u6 O5 V# \9 {  t5 i
  28.             printf("Listen failed!\n");3 g* D1 r( U; @
  29.             return -1;" m3 h/ y( Y8 I6 s. ^
  30.     }
    " G% B, ~5 q8 W9 M& b' G
  31.     return 0;
    $ Q% X; F0 _: `. \* B
  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);
    * y! J+ _- k8 t7 }/ ~8 S
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    & o3 V) G7 @+ G" ?8 E8 k
  3. {* H9 N1 t$ \( f2 R: N( D
  4. 。。。
    % q7 G) s4 |$ M$ J6 [  [& b% g1 u0 }
  5. while(1)0 C7 a4 p0 C+ W
  6. {7 s% w& }$ @: P9 s% U3 c" G4 h0 m
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);0 A* k' C$ \2 H4 g& B' Y6 C# C% D
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");* s0 ~! u0 Y4 e# U* y6 U$ q
  9.     。。。
    & V6 q, _0 l0 ~2 H' P
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 C* ^2 e; S$ ~1 u
  11. }
    , n! U) v  n9 z0 g5 v
  12. 。。。2 A& Q' U' L3 \5 }' I: P
  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);
    # c7 W* K9 h3 }; {8 y4 f. ~: k
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    * G) l. Z* k+ \6 S: u7 G
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    3 Y$ ~& \, \) h5 \4 X" j
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; @" C1 c  L  ?0 [+ |
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);$ u0 C  ]& ^" F0 [
  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;
    0 ^1 [3 a) F  ~2 z. {. o% F( W9 [
  2. pthread_cond_t pct;! O1 k% I' }8 d1 E) z9 L6 C4 u
  3. int main(int argc, char* argv[])6 q) P8 K! Z; }9 _$ K: m: l% T5 a
  4. {' \7 I7 p$ O2 }$ ^8 _0 L* |
  5. ...
    * u& p% v" s- p2 c
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);9 x2 I( u8 B; I/ `
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);$ f0 a" A8 [* I$ c6 I5 L
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);7 L* y3 s, s8 O
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    2 H: Z5 Y$ w7 O% Y' W
  10. ...! ?8 i. J& I" Z2 @/ {
  11.     while(1)2 Z! C0 O, `8 n; W; `7 t
  12.     {
    + M6 U( J) h9 F' z9 i- K$ F8 F
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);: q# `$ Q8 }& P) t
  14. ...
    , j) ^# w. [0 O( G* m! Z/ O( e
  15.     }% \1 t. R9 \( p/ B. R$ O, b: F; I
  16. .../ A, C8 F6 Q1 r/ l# H+ X4 K7 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;">: n! m0 v& L% I9 m1 Q3 m
  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" \
    ( v5 I; _7 k5 C* v( Q1 _; B: Q8 M
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    & U. K% ^) p  ?& E' Q
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    # O( b8 f1 E, t! N' t; _/ g
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    2 i* x, t* w$ n) g; r. R
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 B8 D7 z! q. t  q
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"8 L4 s1 a7 S7 x' Q8 S) @
  7.     printf("preparing header\n");7 m- d: [5 r- V1 |% V
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ( I, P" Z) r: W& r9 p: d
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    / G8 r* O7 f. e. a) H9 Y
  10.             STD_HEADER \" }! k0 t! E; `
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 J9 ^3 B- k. @( O) {9 w+ P
  12.             "\r\n" \
    / n; `0 y6 t- }( A; d, U0 F  u
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; @  _7 H9 u+ B- |  w. g
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 W3 R  [- Y/ F9 m- v! }2 i
  15.     {3 r! q) V; Q) @7 G
  16.         free(frame);
    6 V2 {; }6 V- j1 q' G% P
  17.         return;& m. G0 [1 D% w4 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" \; D, I+ [- B+ A1 e) s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \9 w) j7 |& }( L% z) V
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \7 A) P& p; O8 |+ P* ^
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);+ G3 F1 V, S# a" _8 z1 Q" @
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 t0 n, r: U/ l, n2 e3 b
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  U& Q3 Y' Z# J7 S5 B
  7.             break;
    . l1 c0 ^# y5 ]* k' x$ `
  8.         printf("sending frame\n");" t& Y- n! z6 Z) {1 E$ V
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    + l( E# W1 d# a/ |
  10.             break;
    9 u% q+ R8 J6 x! J: K/ V% b
  11.         printf("sending boundary\n");
    # e/ d; a& Q# k' b! l
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - R; e3 F5 N, O% C6 e, A& N
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      N% R+ r; B0 P: m, G
  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。

6 j0 q% W1 T* L


- }1 P" T& y3 V. G4 \  }二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
/ `8 I% ]- K3 p) s/ J% Y7 `- a
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)# B& w' L3 b! P( Z3 b$ ]
  2. {7 N* {( Z* X" L% D$ I! n
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    7 s: N* |7 p* P
  4.     if(*socket_found == (~0))
      V# N3 W* Z/ m: j- U
  5.     {, ^1 W! k  A# l4 i5 X# c2 }. B
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");$ J1 x( P$ i5 ^1 c  D/ e. `; ]
  7.         return -1;
    7 S) X4 |4 c. D' v9 P1 A
  8.     }
    / m5 V) R* r( t; [$ w: H# v
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) h# E* W& Q9 z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , P1 p9 V# N. }; M. k: E, A) Y
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % ?3 o: ^( E- F+ L* b+ ?6 X; E
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);5 l% u9 d/ ~) j
  13.     return 0;9 i. P3 o- D6 U8 ^1 A* u
  14. }
复制代码

/ D0 E) s/ c  F) N3 Y" j+ c# K! }4 |8 v; B3 O
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* q' X3 y
3 ^. G2 i0 A% c0 ^' M2 F" P
0 m! M" j$ {8 V) R; n3 p
  1. while(fend > 0): K) B1 N6 e5 ?9 @9 j9 h
  2. {
    1 |# T4 j7 v. S; c* K. t
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    $ A% Q* w; A! E2 q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    3 I1 i4 M" M' @
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)  {1 H+ W' D0 Y- K
  6. {
    : R3 Y& ]0 K$ K8 _. g6 h: y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    : W! f* c/ p% Y: i5 z1 p0 S4 K7 z
  8. picture.fin = 0;* A% v8 t" R1 Q& p' o6 E
  9. }' A, V7 \+ e( Z0 |7 l& r
  10. else
    2 A. \. Q+ C: R7 \
  11. {7 L, \. a8 t4 c
  12. picture.length = fend;4 O9 C! O& U) B/ K
  13. picture.fin = 1;
    * E! }6 a  d; J) e& k
  14. }
    8 |' J+ B* @4 y$ _! }, A
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' f3 o/ D% n3 u8 K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' `- ?8 w$ w, s3 S& f' T
  17. if(sendbytes == -1)  e7 D' u8 i- a
  18. {# x3 k$ I* [# x+ v: W7 Y" p
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " E7 v! x& A* S7 U7 ~, W
  20. return -1;" X+ `- O% J2 r
  21. }
    9 N2 J4 N5 @! v9 g  e
  22. else
    - r! O; Z5 O  I6 \
  23. {
    5 B* z" p7 [; n/ y
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # G& b6 a/ [: t6 B! h
  25. }
    % R1 S) ~, b  M& v1 G7 R2 W
  26. }
复制代码
$ O$ R' O6 E; O
, @) T/ K* z4 d1 G+ U# b


1 \9 m2 M! a7 j, ^6 M4 m$ u+ ^: \6 o
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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