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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
% o; i$ d: R6 P$ G7 g0 B( B
* m3 A3 i/ c  z! |& H


! E' f( W  ^4 t! I/ A7 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
8 p& U8 b8 T' {  B+ Z% A: b9 p# L
; `5 }$ D) d: |) u1 ~4 K

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。

8 K# p5 v$ |5 |0 m" ?7 o

8 n" r7 }" o# {7 P; l+ X) l, F

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。


    $ S5 q- Q% W% \1 x& k

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。


& ^" y* c% g( `3 q' p9 p  ~一、HTTP网页服务器
3 w$ r& t, K. l$ X  |, 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)/ m- p: C7 `/ f# |$ Z, {+ I
  2. {# @, R& M' p; W) a1 F* j' h. l# {' \! O
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    . q  s- n4 F4 U0 t- v; }. T
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    / x, n# l8 h, c
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ' |0 ]: z! y: k' w
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;6 k2 A  [2 q) a! ~6 [: b1 D0 ~
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 w. x+ @; y2 H# M
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);8 \) V3 r: i& S! H
  9.     int ret;
    / g/ u7 @  I" v. q
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)! E& i' }& D7 w
  11.         {
    ) t' }8 e* S- a, y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);: ~% J& E6 m8 N4 Y5 |
  13.             return -1;: `0 B' z7 o9 N7 f" h* W2 T, q
  14.         }2 z- X0 E) d) G/ R" g
  15.     int on = 1;  c% p, M" X* G3 Z
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , ?, I8 ~! B! Y1 `
  17.     {
    * y  D; G$ d. l3 H% w& N7 L4 `
  18.         printf("setsockopt error\n");' v9 G% G. \& Z; V
  19.     }
    9 x! t5 V) S7 j/ e4 p/ }
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) A' q* J* j4 V. w; P
  21.     if(ret == -1)
    ; x% V* L  i: `. o7 r( Q) |! e+ g
  22.     {
    ; g" P0 k3 M  H# J! I# }( h# J
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");7 S0 Q( |  U$ y6 r* j6 G9 ^, {6 ~
  24.             return -1;
    4 B2 J, [4 Y$ ~2 ]/ S5 M/ K% v" ?
  25.     }. z) Q: c4 `1 t/ k+ B. v
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 j" I0 [' [" Q- u4 A$ o/ i
  27.     {9 Q' B9 G  Z. W. p
  28.             printf("Listen failed!\n");
    % n  G! H' E8 t# u0 V. T& @; }
  29.             return -1;# p& z0 R5 l+ }2 r6 h: D4 A
  30.     }
    0 ?& S/ W" X9 {+ \+ n; e
  31.     return 0;7 Y2 \# X# W3 C; \8 @8 o2 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);# V/ y! {4 Z# p9 A7 k7 s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 [$ ]# a& J: F
  3. {
    % {8 {6 N! N3 a7 o7 I
  4. 。。。. K  K" r) N' N$ E+ O, c5 D7 [
  5. while(1)/ H! R/ j0 u  v! S4 L1 L/ m
  6. {
    . n, c: Q' y* y) i7 i
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
      x5 {( l0 s, F. ~# L0 @; w  ?
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");, a3 `$ d9 }; i: r  N
  9.     。。。; h3 e+ E6 M* z6 a# ?9 e
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);0 f/ F3 q. |: {# q4 _3 V
  11. }
    & R, `9 B4 i2 n0 s% ^) ?- y
  12. 。。。
    2 v$ h$ E* r" C7 T! 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);# p+ H/ x" n- N6 E" P$ r( ?+ Q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    & e. F$ y! i" c# U* q$ F: j9 O- J/ p
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    / v& }+ J- L( M# X
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;- T  H9 v7 F0 k4 v
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    7 j. z5 j) t2 n! I" E/ T
  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;$ M4 L; o4 y0 U6 F# z+ k
  2. pthread_cond_t pct;
    7 n$ r% c: h. f2 g7 F' G
  3. int main(int argc, char* argv[])6 K4 N+ {3 P, J; O; U; I
  4. {
    ! p7 q" Y! G( ^0 S0 f" F
  5. ...
    3 v% Z% d3 o: Q. m1 d$ R
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    : ?& u4 E; Q+ L4 [6 h# X. U
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);- D2 p9 S' B! w( v7 |
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);, _3 A6 Q- R  b( x
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);. q4 \# X8 h& J; q! k! F
  10. ...
    3 {! Y  \) J& T, V9 {% w3 Z
  11.     while(1)
    8 C- @# U! j8 W5 n: W+ l
  12.     {& b1 S; Y" E9 c) d  \6 ^
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);% _) \# J* O: r
  14. ...# M9 _( q8 e4 g( l
  15.     }
    ) b, j& Q+ U2 f8 |3 w* I" {+ [
  16. ...+ }; ]* O7 y; ]: M, V  U' c
  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;">
    , v+ o& N4 K% G  B$ o0 R3 f
  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 }4 h3 V. R# j" Q4 d
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ! l0 u* V% H7 X( }
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    7 F6 l5 I# Q- }: `" x3 I
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \# Y2 J4 u% `% K% D: _4 B5 Y2 {
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"6 D6 ^2 G: Q4 q" s) o
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"! h7 `5 u/ E4 E1 \% x8 f
  7.     printf("preparing header\n");
    " d$ j9 I2 F( b' t' ?4 h* R# F; l
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
      R0 S$ N8 |! J* ^* `
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \. O. ?* f$ E& D5 I/ p' Z0 [+ ^7 ^
  10.             STD_HEADER \
    # G. u* ~4 `/ \, l8 l) [
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 k5 }: x9 d5 r2 n! I' _
  12.             "\r\n" \
    ' L0 W+ @% o7 a4 H
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");% G2 S/ h8 t! D' Z( ]0 ?" l* B+ V
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); ]8 ~+ Y% E- Z/ J. Q, G
  15.     {' v: n& R+ k, h
  16.         free(frame);& M) w2 o* ^$ ~  r; {; c
  17.         return;4 a' U( g3 M% G. l, A" N3 v
  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" \
    , q, }! V1 F  a, c. X' l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ; P% c! _* E; Z) S
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    5 p; X: A+ R% p0 }0 m
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
      x9 p0 R" [! Z( B  S! V
  5.         printf("sending intemdiate header\n");; ^! h' f: p5 a( E, P* d$ [7 J
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 [* z' L. s  {5 [) U
  7.             break;6 W7 r8 G- N9 s7 {0 y) p7 G# m
  8.         printf("sending frame\n");
    * s! X5 _0 L6 `8 \/ [
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)- U. w* e7 d3 I9 `5 ?, c
  10.             break;
    2 `# K  ?! R* o6 C. O/ n( O% E
  11.         printf("sending boundary\n");# i9 S% M. ]9 A2 M# g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' h! P: V- w( u
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " w. j( r1 Z7 x0 ]- _; r2 b
  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。


4 F, Q$ l+ ^: r) w0 u3 l/ }

3 k" x. S9 T7 u% H8 m
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:* n( u9 y" J# H/ {  F5 S/ C
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    0 M2 s# H. s) A
  2. {
    ) a6 i( s& z0 b4 ^7 ~! n
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);1 L  Y% D' R, H& L
  4.     if(*socket_found == (~0))
    4 q8 {! s' w) @0 k; ^- M  }
  5.     {7 C" @! {6 w$ A  h' S  m& ?
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ' F+ D6 e* U" K( ]
  7.         return -1;
    8 E; X! E! w0 r$ o/ m; d
  8.     }9 R  k' A1 s! S
  9.     addr->sin_family = AF_INET;/ i3 g! O6 ?# J0 M2 ]6 W+ |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ B" J6 a% b( a: J; a! ?1 f
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 E/ _% @# m" x$ Z% M' Z
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);& @$ A! b- @( M8 h
  13.     return 0;2 ?, U: O& x9 a' H' b
  14. }
复制代码
( V# I! ~1 ^% }% N6 _+ t+ F0 x9 F& b

2 s: {  J6 i1 T  [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:
! }  N7 m9 O8 \. p  f3 d' Y1 j6 t+ }

& O3 M# V2 R8 G  B+ {1 C9 j
  1. while(fend > 0), A# S& K% C; S0 E5 \$ O& }* _+ y
  2. {' A: i1 K3 c9 p( v) z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));) b5 M9 e1 s3 Z! ]" J! {
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);6 q# Q& V- y. _! h
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    % g6 u, X- f# Y4 [. d
  6. {# q# S% r, E: Z& ~3 h5 V( v% z1 l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ( [0 i" `3 f) [; }' a# J8 L
  8. picture.fin = 0;
    - K+ n+ _# b# q" o& @! f/ J
  9. }* n& t, q8 x2 Z8 s" [# h: Z1 ~
  10. else
    7 F. n9 s7 G; ]8 n  t
  11. {% r% w/ w9 e* F! e* ~, ^
  12. picture.length = fend;
    # h+ T" X% _) z
  13. picture.fin = 1;8 D2 m" E( c* h  _& n
  14. }7 }  ?. h5 Z: {: `
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' e8 [1 g7 L: M6 `
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + z: `* |" g5 D( n; ^$ {
  17. if(sendbytes == -1)8 v" Z8 E* j9 {' ~1 d
  18. {/ b/ X$ s, o! V/ w- W: Z9 w  O
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");  g& r: p9 K  t, E
  20. return -1;
    ' l/ Y: A2 m) X. _# C$ b
  21. }- m; W+ D. N: O7 r! j
  22. else% T. K" l; Q: c$ L
  23. {* r. w# K- r2 b" \
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;, I1 \. ^) V1 P
  25. }  l' X! k2 L$ [$ W. B
  26. }
复制代码
6 h8 L" J1 b& r; O/ N

4 o! f' w( v- O0 K0 _8 T- ~

6 r0 n; o% q# d: X: K
: r5 ~, M* T7 g* d
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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