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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 " Z. c4 v9 J4 {* P! R, K
& W% O. O( I9 v

$ l5 I2 S1 s. Z4 C9 L7 _0 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
0 Z9 {2 E. D1 f( r
, X' E2 Z7 j& G; O1 S- \

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。


+ T, C, E: F9 g- ^

7 S' s: b  s, P2 ~9 J5 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。

    " I, @1 Y9 @, G4 C' q# E* T9 ?% L( o& f

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。

) Z( y; D4 W5 f: c8 W2 O. R
一、HTTP网页服务器; U( |5 h* \; v$ w  I+ u4 I

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)
    6 N6 L: T1 Z4 H9 c3 A$ F$ P6 a2 r
  2. {
    3 B$ ]6 I3 ~& Q: G8 K# ^
  3.     struct sockaddr_in servaddr;# w6 q) ?" f" [0 {0 d
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    1 J6 n- `1 c" q& c. X4 U( o
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));7 q' G: V: Z0 p; [4 `) q- E1 r
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% f* G$ Q  ~9 b1 g" J
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 B5 R+ [; f1 n( D
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    : P: K9 C/ q. r7 ~4 i6 ?& ]7 }" ]
  9.     int ret;( |  v. _( n  S9 c% `
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)9 J( k5 Y8 K6 @- P% l
  11.         {, ?+ \1 ?3 U2 s, ?/ {3 s, R, x
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 Q# N& [6 @! e1 E0 x0 L9 I7 g; D  g
  13.             return -1;9 N2 v. S% n4 K# E! v
  14.         }, d8 ^) V  `9 q. y, V- `
  15.     int on = 1;
      F* U" X' T; y/ `% H
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : ~6 l( U, t- K7 I3 P/ @8 @+ Y, o
  17.     {
    6 ]8 J! P5 P7 v1 r1 q8 V; {
  18.         printf("setsockopt error\n");/ O2 a% ]1 a' S" _
  19.     }
    # v' U4 f) [# J) Z! R
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; G$ v  U: h. b+ }7 ?6 ?' ~
  21.     if(ret == -1)
    " g1 ~0 Q5 w  r/ I8 v  Z
  22.     {
    # ?1 b, Q6 A) k- ]: a/ T
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    - f; w! n4 d0 u- P8 S2 K
  24.             return -1;
    ( k* Q  h. k8 B) ^. b& V
  25.     }( m" e7 B% r0 F3 i& U5 V
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)3 ?+ Y8 L, t8 a' F' ]4 M
  27.     {
    + F8 R3 |: R, q& n3 z6 |$ Z* p4 Q+ f6 W
  28.             printf("Listen failed!\n");
    9 y8 U; Z" O  F$ ^) w
  29.             return -1;
    0 E( k7 Q, T8 O
  30.     }- o9 |' m# f; `; {! D
  31.     return 0;! ^$ X. D9 p" ?) R4 i- y3 f# C
  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);' D4 H1 O' O6 {1 w: ~
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    . w( ]! [1 Y: @( Z+ u6 a
  3. {
    % Z- k# ^# c+ _- M. n
  4. 。。。: i+ m. C' r, _7 E/ k8 F8 K  `
  5. while(1)0 m; l: O" S" I0 L$ G& V) Z
  6. {
    6 z; N3 h0 M) y' Q5 @! R
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ! [- [" E% z- H: C: X5 x
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    % f, H  g0 c" @8 q2 V# i" M, y  D
  9.     。。。" f! k9 q! j1 y3 S) G4 u: m* [
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);0 M4 t' d2 P% `. J0 _
  11. }4 R9 j/ L' Q0 M; q0 c& V* }
  12. 。。。
    2 v  K7 t. V4 z6 x5 E( C5 f
  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);
    ; q9 `# g7 [0 Y& W/ Y3 f
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;+ v9 M5 _5 e$ m
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    9 S+ S0 o1 K7 i4 r+ ?8 [" w! A+ p* S: f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;& U5 W8 m4 J' d8 ~7 @# w
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 Q9 X, e0 E# S7 F0 J6 i
  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;! L" G( {% \  V8 H8 H
  2. pthread_cond_t pct;% r4 ~8 ~' t# g. M1 s  I
  3. int main(int argc, char* argv[])
    8 D# E# H* y# G) q2 C4 s2 r* r
  4. {
    1 m- i9 q, E( K/ J8 g
  5. ...1 ?' G6 K- T" X/ c
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    / F- i, f- z. \* ?
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% E. ]  K8 a' R8 ^- ^9 }9 D
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);7 H# H/ ?: }$ A  O
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);. J' }( `4 E/ w
  10. ...
    . E" [) w) g4 i- b/ w
  11.     while(1)) A! a; r3 {) O( ?4 a% \
  12.     {
    6 ?: @6 T  u* o
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);" |* N1 i. e. H$ U
  14. ...
    3 O2 }& h7 n+ f% B) K
  15.     }
    ' Z  B5 p9 w0 _, a( p/ ?
  16. ...: U- G0 h1 b# @+ L& t
  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;">
    4 a3 F$ A" n$ U' ~! B* }' [# n
  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" \: Z& M. m3 k# E- ]8 K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    . J5 [. r5 P) S$ T: l6 g! c4 G. X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ! R6 s- |; i/ f  {
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ; h5 S6 D4 L' G
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    . _* H& F6 k+ r  y/ R& k% N
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    3 K! h' `) m1 k* ?
  7.     printf("preparing header\n");
    6 ^1 ?) m/ Y9 R9 r7 y% g
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \" h9 z3 X( w1 n
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \7 {' l2 z* I3 |$ q, p; H* @: A
  10.             STD_HEADER \
    + h" Y9 [$ ^7 D5 j2 x7 [; z) Q. h
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 j# j/ G  J# t  P- S$ K) V' q, d
  12.             "\r\n" \: U# c% V5 @- H
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");2 m5 H* S" J! f  _5 H3 R! l
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; z9 E3 g" a6 I+ Z: @" M7 [! E! Q! N
  15.     {
    + W) }3 f- t4 V) [* |
  16.         free(frame);
    / v' r* R9 J+ H0 K5 P3 [1 H
  17.         return;
    / V0 L& p* Q3 w) m" U* V/ H. g) ]
  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" \
    ( h0 B+ }8 B% a0 E  m2 h
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \3 a4 G) W3 r- Y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \7 `3 `0 d4 R& w4 T9 V$ S
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    0 c9 ^% [: B  h/ w3 j% ~
  5.         printf("sending intemdiate header\n");+ m. o' Q  y: e7 T+ d2 X9 F8 g
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 k- ^, d! S  {4 W3 z' m6 e$ K0 O( U
  7.             break;- G) q3 ^0 D- q  E
  8.         printf("sending frame\n");
    9 @) x7 v/ f) h0 ^4 Y6 V
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    * b+ U3 P4 H/ E/ Q5 I8 P
  10.             break;
    ! j7 p7 B% W' D+ y
  11.         printf("sending boundary\n");
    - S% c3 M& E! f; K
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : U) r  V' U: `* N6 E8 u9 v
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): L0 O! z; e- r
  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。


9 }* E- [" ]+ [+ Y: l0 m# u


+ J. @! \- x( ^5 S- {. }8 ^( b二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:$ Q; a/ X. v: T3 `/ U8 f0 J+ ~
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)- b( y$ c, G" @8 ?  i' R% v
  2. {1 w+ T% Z; N" s+ ~3 y+ O. P
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    4 k* P* b0 h& ^) E6 H# }# i: M5 B
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % }8 F2 K7 S2 S! i4 j
  5.     {
    : k0 t# E) Y3 u( p: f
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");% w6 A- b: X  s; e4 A6 H
  7.         return -1;$ z( O( n2 w0 X$ l& K9 _- M
  8.     }
    5 g8 ~6 R, e1 {
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    5 [- b, z6 F4 ]# L4 r8 k% v0 K
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( L& g" |# b& N$ \
  11.     addr->sin_port = htons(port);1 }) {. u# c& A: ]7 f- @! k
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);) z+ {/ x; A) c( Y9 Q" ]
  13.     return 0;
    4 q% F2 p  w- I; ^0 K4 J
  14. }
复制代码
, b. }4 [6 e9 ?, L$ c
0 r7 T( K* Y0 d- C9 ]- L/ K% j
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:0 D2 z& a- g2 {5 ~

4 ^9 l3 r# O( e6 {5 b0 Q- f! h8 [/ K/ Q$ A# s( u1 @% S% Z
  1. while(fend > 0)
    & g+ l2 c# {* {$ C
  2. {
    # c7 z+ [  l. v
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));# ^, K: f6 K# B0 G- Z6 l  b
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    5 d4 h  m5 [* \
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)* K# N! {/ ~6 G" p& a
  6. {
    , Q5 O5 h. Y0 C) ^( e' I. i
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    1 c! Q- L. p* ~$ w
  8. picture.fin = 0;
    - R4 W% ~+ N. A* T& @9 D* u: F
  9. }
    3 ]$ R3 k. Y& N% X
  10. else
    / o( |5 I' g6 M9 ^/ ^, r
  11. {+ @" k6 s$ j% F, u5 Y0 K, f2 Z# G. u
  12. picture.length = fend;+ z5 K# ~; I! r2 t9 P
  13. picture.fin = 1;
    ! Z& K3 z. F7 J4 g- @
  14. }6 v: C% C& k# Y8 U
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);% L/ ^* ^; m( ?# M$ t. V( h0 t
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);# S3 \( n3 b2 h% w* ?! b4 a' p
  17. if(sendbytes == -1)5 I/ j7 j, `$ y
  18. {
    . A3 y; X4 m5 m! L  ~% A4 [
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");8 S& A( p6 ]' D& A
  20. return -1;
    * {" e4 d- ?9 s7 i0 z, d
  21. }  B- P3 H. `$ _1 {/ c# Y6 X  g  q
  22. else
    - w9 E3 t: j, g$ |
  23. {- q$ x: H7 x. N3 ]0 D/ x4 g& Z, Y7 c3 O
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;: l2 J& t, R5 h- ~
  25. }+ a4 a& w4 P. F- U7 g; H
  26. }
复制代码

6 U' L, M9 o6 k" v6 P! `
% `  e6 {! X! R# u8 F: @


" O+ e) @, }4 k  P; L+ t" d( q4 j! f0 R0 {& j" w
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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