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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 # T8 X" y4 @: E: g( r9 ~5 ]

1 \! N- H; H, S% l& N5 Q7 j( q, ?


# j0 P9 S* A1 _! t& d# ?

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. H# l5 N3 ]$ A4 \# S

/ j  P6 }4 b0 |& z* K& u0 e

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。


$ `3 a4 q4 N8 k; e$ S/ ?

! i7 `# r& `4 v) N

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。

    / M+ h% N, a2 S2 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。

! w7 ^$ q( o; z
一、HTTP网页服务器8 k! S- ]8 S2 k

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)0 V$ Z( W+ J7 y" i  W" V
  2. {0 @' |2 z- f; S6 x# ]( g
  3.     struct sockaddr_in servaddr;: |4 C- h5 m5 F0 n; w  c$ c+ D* ^& i
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    % l# H; b0 F2 ?
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));; g2 w- J9 ?$ ]/ S9 _1 W
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;" e5 M& e2 W  w& j* u/ t6 {
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 }3 X; C; b4 q/ n0 M8 [: g3 P4 n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    . T6 F0 ~' n8 }3 t- n7 e- L  J
  9.     int ret;
    6 |7 O& c8 M# `/ [5 v
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 {, E+ ^! Y/ a) y3 ?1 h1 F; l3 u  n
  11.         {
    9 a) j4 W( H: i1 X- ?7 A2 O+ @$ z
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 e4 |: n7 x- U+ N+ \
  13.             return -1;: P: E( ~# [8 F7 d
  14.         }: O3 [: h1 P2 a% F
  15.     int on = 1;
    3 R0 ^& P" u0 b% S' i) ~/ A2 F& W
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)% N* @5 e$ i+ L  n+ o9 x" f) s
  17.     {0 w. t0 z" N5 i) _+ x& v: a) Q
  18.         printf("setsockopt error\n");
    - `% g  N* J. y9 A/ I9 H
  19.     }9 r/ m2 c8 s0 k  ^' M
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 E+ {: J; C6 G
  21.     if(ret == -1)* q! d& h' x( l
  22.     {
    ! w$ `' u( S! x  b5 K8 T, C
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 Z+ e5 X1 {! _
  24.             return -1;2 C# H* Z% \) O
  25.     }
    2 j  ]2 W8 Y' y6 m5 D- {
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - j: {" D; ?  \5 Z9 |" J
  27.     {5 \# K0 Q* `9 F: r. c- F) _7 P  V# B
  28.             printf("Listen failed!\n");
    3 J/ {9 L+ I; d1 K7 U% p1 u. U
  29.             return -1;! u. \) `/ w) h+ G, a1 b
  30.     }0 V) H! n  E* `2 |+ @9 c& @  n& M
  31.     return 0;
      s% q/ o& I" k! l+ O
  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);
    : k/ X4 {. ]5 o( t( x( G
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    : X6 v+ i1 |9 F; J
  3. {
    - E0 y1 T6 o" ]' o1 h* T+ n4 K
  4. 。。。
    ! c  n$ ?7 Z6 d7 H
  5. while(1)
    " |& P! N  n/ V
  6. {
    7 k, M; A- B& y1 S) O
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);* s2 x8 @* o2 w9 R  u% z$ X) u4 J
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 S* {3 ?" z2 L3 a, `
  9.     。。。
    * M2 p9 [- H8 w" _9 I. R9 Z. d
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);  A, X, E7 |+ n4 X- z, @# @
  11. }! V; |/ s) S; w1 V9 w- d% G* ]
  12. 。。。
    1 n6 `  e7 R# y7 O: }
  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);
    2 Y9 G, G' |; m4 }7 P
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;: I* Q: x" H  S9 e5 |6 f
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;: t: g6 _8 k/ e8 v  X& ]1 p
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ( X+ L2 Y) ~: X0 D( K) p
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    - m! P9 w; \  P! 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;) t* q. T8 g8 y" v$ r: R8 a9 o
  2. pthread_cond_t pct;
    # d% v- _2 G  q* M- h" ~) ]% k
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ! h: n- m1 D# K
  4. {
    4 E) U6 D9 B% e+ M
  5. ...; i- m; a! }+ T3 p7 x
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);% v) x% @# U4 }0 B  _: K2 k
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    / u, k3 z) {3 B9 q+ ^/ n6 I
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);5 O0 ]4 W; y7 K) R
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    1 z, _. g6 Y, x$ w; e$ K0 Y
  10. ...8 I* p: f; W# M
  11.     while(1)
    * Z! B7 b, }1 c$ M' w9 A  Y6 O2 S: T6 _
  12.     {; I! Z) F2 t1 m! j9 D
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : W, n+ y- h; e. ~4 I
  14. ...! C! T( {, J# g" l
  15.     }% {5 n& Y( O# W) c  H) w
  16. ...
    1 i3 B. L* r1 U) f: b) ^* N# n
  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;">
    ' R9 e$ Q0 w, m6 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" \5 c3 X8 K2 i  {: W2 }$ k& o
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \1 j: y6 J! q2 M2 V1 h/ b* {
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \5 ^2 @3 J/ |9 {/ x& T& h" `# ]2 ?
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \' @; C! y) R0 N$ a
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    - Z$ @7 K  c$ y+ I1 r
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross") s0 r. Q  s7 _/ a" Y1 T
  7.     printf("preparing header\n");
    ) e+ p! ~  D# J0 G! A" M+ X
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    9 Y% s6 D* ^" u2 e( l- F9 m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    + @0 A: ?) c3 J/ I9 u. l' `% V
  10.             STD_HEADER \/ C  `0 @" E9 Q- R  z
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : W# X0 @" N8 w3 V, ~
  12.             "\r\n" \. ?1 z4 ?- _0 ^- E* e+ z+ E
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");% X* G& S" T) j  s' Q; r
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 e7 j. O( v- n0 p/ {
  15.     {
    / W1 \1 T  m2 Y5 Q& _) p; I6 B
  16.         free(frame);
    " b* O& P4 }/ k6 n" e
  17.         return;
    ; a* `9 Z3 G' R7 m
  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" \" s5 }4 n+ F7 O8 g' n. ^4 Y" X
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \1 L* n3 Y( e& B; P8 u
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 p1 o, H0 v/ u8 v
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    9 Z( G" k8 [5 Y: w( P* h) {5 m/ R
  5.         printf("sending intemdiate header\n");# M% ]  n) S4 b3 f! I" ?6 h  w" B) [
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( `( T: ^5 s; T7 |7 u7 I/ l
  7.             break;  {$ P- W3 m% P" v  E6 J
  8.         printf("sending frame\n");
    : U& N! O( y; }8 C- r
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    . D( V" `* l1 _! c1 U
  10.             break;
    , H* L1 [7 z( Y  H5 l' k
  11.         printf("sending boundary\n");
    * f/ \( g% p/ G; Q" r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");3 v+ V7 F( B' \1 M  W  s% o
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 M  c5 ^5 U4 B, C
  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。


. {2 [9 m$ L7 p7 e3 N: P+ C


2 D: |5 u1 W4 Q1 H. s2 A" T二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
% R3 G9 S6 X- j0 s  u1 ?
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)' B" Q; q: A3 R/ D. F! y* T9 v* W
  2. {0 E& w* g" `2 Q; @0 I
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);9 P  U3 Z+ c" Y$ Z! S( D1 k
  4.     if(*socket_found == (~0))
    5 n9 q* N3 [* c
  5.     {
    * n6 @; u5 v& P
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, Z5 Y# a, j* ?8 J
  7.         return -1;
    % I& i2 W0 x. d
  8.     }
    7 ~" L0 O, |5 g, O/ p, n
  9.     addr->sin_family = AF_INET;3 i; p2 ?+ ~8 Q' v
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ Q$ `2 J2 B2 L7 K6 y8 C/ Y. p
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % L' w  a4 P) [3 Q7 K: k+ Z( C
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);4 a' R# _' V: ~; `7 S7 l/ Q# P
  13.     return 0;
    / r% O& D9 S5 b4 N& L# ?
  14. }
复制代码

4 ~5 [2 R  a5 N) U9 a: H( M& R2 x, G) F* a
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:
1 v$ l) P1 ]. B7 C# C
; i. n8 q$ v  f+ l9 d
0 l' N6 r  ?5 Z5 Y  _; K. k
  1. while(fend > 0)) a$ v! b, I" `
  2. {
    ( [( b" g& Y4 i" W+ U3 _
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    : @6 U# ~* V  D3 U- ]- e  f
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    + e; [  j- Y7 Z" L  M7 _
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)8 J' O4 B( P: m7 s$ B( Z- W
  6. {
    : V  H7 @! k1 K3 j4 T
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: ?. ~* ]  L1 v
  8. picture.fin = 0;5 _* L  f- w& \7 @6 p+ }  u
  9. }
    $ m4 z( s" _  [1 z( X. \$ J
  10. else* p& X7 P' J$ @
  11. {
    ( J; ?9 ?" ~0 F) Z6 v1 c
  12. picture.length = fend;
    " D1 `+ ]3 V1 ~3 {8 _
  13. picture.fin = 1;, H- ~/ {: g( [1 o
  14. }
    - c" q( o1 }0 O
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( i  {) ]) v+ l( U" z) U+ S8 z
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);& Y2 i# e( J( l$ t
  17. if(sendbytes == -1)
      h2 Y5 L8 b1 E6 R8 H- Q0 c/ d
  18. {
    0 @/ r+ H1 X4 b$ }7 o( n
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 Q0 Q7 _0 p# h* U
  20. return -1;
    * }! j* d, j8 R: }
  21. }1 g4 x* ?4 K% }* F7 r! G0 L+ d  O) b
  22. else9 N# r0 J8 [! Z2 r; J
  23. {$ Z- z# u  c7 k! z; A
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 S# d4 n5 z7 O: @$ a
  25. }$ m$ u; b% m2 ^5 c+ ^! n
  26. }
复制代码

! E( d3 B# w9 z; U. e' H6 |
, G# ^% X; o/ w- l; t7 R

5 y8 B* T" X% c. B# X! r# Z! n( z  A
+ x3 e' I3 s) B2 c: t4 h5 S) I
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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