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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 ( Q0 n( z: {% @0 m8 y9 M
( L( q2 \+ n$ _) ?  d

& n2 `! [+ G: p- b( t. u, z

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
/ y. s6 n( i! g$ o* r7 c4 w" D
3 `. k( W. E6 ~2 |- 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。


$ x: j! R8 u7 G! X

7 F4 X0 ]) l$ Z' j9 l9 h& k

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。


    # u6 u4 Y1 }& A

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 y% t+ a: V% c
一、HTTP网页服务器
2 e' r* u. `7 E) V7 _' U

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)
    1 }1 s0 z- c3 A" r/ n
  2. {6 T8 b1 K6 L: F& B" k' N# }6 y
  3.     struct sockaddr_in servaddr;, w9 l* m  _1 W+ S
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    2 Z; t  M: K+ B( d: Z9 f
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 v; H% y" F& o( o2 a
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # n+ P+ J. e2 P3 p3 l! ]
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);1 S, E+ E0 e8 p. ]9 t+ [! W
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    / J1 v' i3 v( f8 ~& o$ e
  9.     int ret;; T$ |( K$ q! R+ p
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 P+ u0 E- `0 ]; f# {4 b. h
  11.         {# k' T/ Y6 w) ]: g4 w# F
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 M7 p' ?6 t- Q9 O1 Q6 I9 A. }
  13.             return -1;" H# r3 ~1 r( x& Y$ V: @' c
  14.         }2 q, Z* E; R3 x
  15.     int on = 1;
    3 `- y: F7 O( _$ c
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 a# U" T0 s! u, n5 _6 }
  17.     {
    6 z* _' O  _" d; A/ U+ i) {! g
  18.         printf("setsockopt error\n");6 r, Q7 n3 s4 y1 g: X. E& `# x9 v
  19.     }
    9 k" n1 c. H) ~. Y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 t( b/ \, N0 y: i4 w
  21.     if(ret == -1)
    + L( Q+ j5 h- ~' N  [& n6 g8 Z
  22.     {- j( c/ O/ A+ a/ ]! ?4 n
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . J" y& O7 x2 z' e5 P0 ^
  24.             return -1;0 C9 B4 `7 t, [6 B! l, u4 s
  25.     }6 m6 x0 }3 ]2 K& \4 O1 l
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)' ~0 b# c( x0 N& ]1 X" h1 X& R% G$ @# \
  27.     {; f; X) ]0 S- S1 ^0 ~& W
  28.             printf("Listen failed!\n");- P. g. a0 u2 E7 D. _: [3 Q
  29.             return -1;' S9 e4 H' I+ t8 M- Z3 x3 a
  30.     }3 O% G* Y$ a0 `: V4 {3 T
  31.     return 0;; G% K9 E4 i. |$ j1 I
  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);
    " H3 P2 V8 Y5 @' j, W, P" A: I9 _: s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ' C4 O( G+ p6 D  d& F0 n5 ]
  3. {
    * H$ q8 W7 O3 [( l& \
  4. 。。。
    6 {& L# C8 T- E, ?/ Q0 o/ i
  5. while(1)
    ) C- ?' M# o4 n- X
  6. {
    # }; Q/ h; G- @/ h* B6 A
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    * e" }5 ]; V# {& m3 M! B
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");$ w5 b! a+ [. e1 u! j
  9.     。。。
    + a  c9 Z3 Y& h2 y7 G" [
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);. v& F" J. |) A& z2 P" L' q
  11. }  V3 z7 N' G* }# f# L* \: ]
  12. 。。。
    , D3 g3 b0 O3 a7 ?. b2 @
  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);
    ! O6 |: f( S  Z0 c* `2 i" T
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    + b# m" W9 f' _$ d
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ; R$ n: f6 q# g
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    2 O; h/ G4 X! M8 d. m
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);7 X: h% [" b$ i' C: M% x
  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;
    ; O* ~. O7 |  g% K1 R; l1 l
  2. pthread_cond_t pct;
    6 j8 Y% ]4 a- Q4 s8 {& v( U
  3. int main(int argc, char* argv[])$ h5 R" @3 F' n- J/ A" E  [- l
  4. {
    8 |1 {& q5 U3 A* \1 t4 U( D2 m5 C
  5. ...7 n6 W2 e( w/ {" V+ c3 j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ' H: v1 s# N( v
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);/ H2 ]6 ]1 U. C; W2 f
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);4 o/ @8 j- p+ X; q2 ~
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);- }8 J( z' V7 y) a$ e$ M
  10. ...
    $ O9 z! d9 k# V( o: U! e) h
  11.     while(1)" q/ \# ]; o0 i; m5 Z
  12.     {+ N2 L( Y, \6 H% O
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : e/ y8 Z; z7 `* r8 T; Z. p, s2 O& s, Z
  14. ...
    ; D- M, m/ T. h; U+ G& H$ ^0 K% @
  15.     }
    8 a) @. m5 {' v. V2 G/ M
  16. ..." _- H/ F" V5 t1 T, M/ u, J- e% A3 D& m
  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;">
    ) D1 ^7 r/ D% ~+ k. j5 x' T
  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" \0 a( V7 |& F" m- `/ C
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \- h% l- Z- p8 a  N
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    4 b/ M7 M, D4 K; V9 {
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ' }0 i2 I, R5 r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", @5 X7 p0 z! p" |. {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"/ h: g# l9 k: ^- x. K. B
  7.     printf("preparing header\n");0 r6 l: e; ^  Z: m" o+ ]8 H
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# f( J3 r* S* }& J7 [; Z" B/ S0 m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    2 s( K. H% ^7 D# V1 t+ m% ]
  10.             STD_HEADER \+ B2 R6 A6 D) |3 t6 }
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \# ^( D: d3 \* T* R6 a* u# e  g/ A
  12.             "\r\n" \. ]9 V* O" [# ]. l" \' _. m
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");8 g& g5 w& l+ c0 R5 x' H8 y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): ]) X- l7 f; D- m6 ~
  15.     {
    4 U2 k4 T) d! S
  16.         free(frame);
    / r$ X. A( d1 m* p9 E
  17.         return;
      t7 l9 ]8 u& s5 A6 m9 F" d2 V5 v) X
  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" \
    , Y( W: k- m+ E: ?+ L8 P4 l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" \$ v& x$ l* B
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \( C! Q0 l- J" h9 G: t7 s" l: K
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    " T6 o( j: o' h+ s  b, f0 j' S
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 h0 b# Z: W9 c" g' X
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 T- T  g% D& n
  7.             break;
    ( ~, U/ l. |* p. j2 S! @
  8.         printf("sending frame\n");
    # t3 P# y/ ^7 g# A1 }& _" k
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    , k' t5 ?  d' J1 i
  10.             break;9 e1 v+ i8 Y- P7 S
  11.         printf("sending boundary\n");% z6 [$ B! R; U
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . @9 z8 c% o  G5 O$ [9 Y4 R
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & _) B' W* N) z+ E0 z0 T' E- b8 O$ T- \
  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。

3 p8 S9 W9 }9 K  R, X8 F; Z

- W4 E# @' [4 d/ X: }& u. Q
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:& H; H8 k5 d: i& U" c; y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)8 O8 j( ^9 c) ?3 }" Q) E; n  r2 o
  2. {
    % M- o  x; {. @, }' E4 x, M9 s( d( o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    0 V: w* K8 c3 \0 O/ [2 w
  4.     if(*socket_found == (~0))& j$ V0 ?# N3 O* T8 y8 K
  5.     {
    0 Q% y+ Z2 ?. d8 X- l, F& S% k
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ' x$ v: G' g  J+ j7 E
  7.         return -1;
    # }; c2 v# H( g2 S* X3 V* m. U
  8.     }1 e8 [- U5 f! f& u+ K( l7 N& D
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    / r4 m5 }. Q5 Q! s: M% F4 b
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 h# u0 o; ^" h7 Y- v& {
  11.     addr->sin_port = htons(port);7 D, z& x$ @: j& i5 V- J
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " _% x) D3 K* e/ v, O
  13.     return 0;
    5 h* K& S- I. y* c1 N% f
  14. }
复制代码

) S  n1 l& m* |# k
( t7 Q; i0 {$ |/ q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 F/ k% L- P4 v, b7 F% V/ m
7 |' B2 _8 ?% l, b1 h
& r7 V& A2 t, S2 b) b
  1. while(fend > 0): m1 j6 ]( g9 g& y7 R7 `0 i+ O$ |2 I
  2. {
    + E' X, e( x1 D2 f) G4 i1 }
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));+ ^- F& o% x. D! F/ r- E1 W6 N
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);: n# |; r) ^! g
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ! D& v7 r7 _7 V7 M* Q5 Z: a/ t
  6. {
    , J( G  x- u% d' n. v
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;% H0 V* a1 d' H/ |$ ?5 ]! z
  8. picture.fin = 0;$ i' I& [5 |/ g$ m
  9. }0 d8 L5 n% f* B% p) D6 C
  10. else
    * s, A3 T+ C2 |% G) Q
  11. {2 d$ n8 G# Z1 }1 A
  12. picture.length = fend;
    4 ~9 `0 D( \; o& a
  13. picture.fin = 1;  t+ L3 z2 t& @
  14. }, y& j; }" f2 ^: t
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);7 H7 R# ]; x9 l3 M( D
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( d/ R  P3 ^/ ]  N
  17. if(sendbytes == -1)
    * F) F1 s% p$ Q
  18. {2 a8 z6 k* s; x1 b$ k# N9 d; |
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 d3 E( u: \6 D/ r* H) y! d0 {" c
  20. return -1;0 _- z$ C/ l7 A, ^) j- D& ~
  21. }
    / \+ \- e" ^4 ?6 X6 J: k; T8 s# N( w, f& p
  22. else) Y0 Z* F" G1 u6 t' D
  23. {
    & q$ j$ y' H9 N2 C8 v9 q) m
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;) y$ b+ F% i+ q
  25. }) L) P( O- p" e; e$ d8 B
  26. }
复制代码
( ^. }% M. v- g2 g" r4 S
5 g* W' @8 i$ U1 Y/ M


4 e& f% S- l: H- N- k* @  f4 L( N0 T  r4 _, ~( r2 k+ ^
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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