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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
* S, S7 H% i0 l0 z9 @( I4 d4 w, J  `6 `2 t5 Z


/ e- y9 o# x' W4 q$ L, h7 G

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
' }9 Z, W3 O3 |2 e* t! ]- X  \! ^3 O$ [

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。


+ V! C1 E8 G0 R+ a7 a. {

, Y! R4 _# k9 |9 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。


    ; n0 @) J9 K0 k8 T  ?. 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。


" T7 p6 ^1 `( i+ [0 u5 v一、HTTP网页服务器
" L; D9 Y% W- K* F/ u0 K7 r

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% j$ [/ ?8 ]; R- O
  2. {  @3 X* d( u4 l4 n& G- n
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    # V0 K9 _) m9 U8 A; }6 m# [
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ! {2 M8 x/ T. h2 B5 s  x' J
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));* r! {  ~, p4 _; y8 q* F* w, g
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;( x7 V/ J" @$ Y# _
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% D  Y4 S' ?$ j4 o8 H
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    " y) B5 s+ G; |7 ~+ c* e( b9 m* R" g
  9.     int ret;- `, G: d+ ~6 d6 u; R( m2 E
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  J3 G/ |/ p& }8 `( |6 P: B1 d, G5 t
  11.         {
    : k& b( l# J- l
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , p* x" C* @4 Q. Z
  13.             return -1;
    * h5 I+ C8 o  V9 y+ i+ S! B& M
  14.         }; {; C% y- W2 o  |
  15.     int on = 1;* n7 G7 K  b, x$ h& K! k5 G/ E5 |
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % ?0 g* L! \" J+ H1 Z3 _8 p6 T
  17.     {- h: E$ a, c% S4 R# Y8 s, p0 m/ m
  18.         printf("setsockopt error\n");; x) y- ^/ [; t3 L8 T$ K
  19.     }  _+ H( n& A) r$ c' _( T* d' t
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) F$ a/ X5 z' I& n
  21.     if(ret == -1)
    ; {, O! _0 O2 Q/ t5 Z
  22.     {( h0 L7 K( l% R1 E. \: n1 N
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 l& _0 ^# @# H8 p, x
  24.             return -1;; Q( c/ Q$ \! i% T4 _8 W
  25.     }
    . E8 u/ t4 e6 Z0 ^/ K: C
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; ?( L) D2 Q# X* C
  27.     {6 W6 P  ^2 S5 q0 j6 C7 e
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ( v' X8 Z5 s0 U
  29.             return -1;* C7 `/ C6 D4 j3 T
  30.     }
    + m! C7 o- J# S/ @0 Z( {8 G
  31.     return 0;
    5 M9 Z9 @, Y" f( n& @
  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);
    - {- U1 P  A9 V9 Z2 c8 l$ h8 r
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)1 k& K, R6 z( `, E: i
  3. {& o) I- B8 B  x; i' N
  4. 。。。1 L  [0 m& J  k$ @
  5. while(1)! d. ?2 |6 _/ T- Y2 }* d6 ^: X; Q
  6. {! E& d1 W1 r# Y: w7 e% T
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    . Q2 H3 ~+ v% Q( \
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 X) @& n; w3 T! I
  9.     。。。) B' ]- z. i7 \* }9 a. f; ]3 q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 U. u1 m7 t& e" N/ I: N2 k! |% ?8 @$ _
  11. }& K9 k) L+ j" p, e: l
  12. 。。。- [. U( w- V6 i& Y( Y1 \
  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);
    , _# V& ]- L$ S3 R4 X
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;% i4 r8 P  }& W9 b: _! j7 k
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    # i+ V" K2 Y" X# B# d5 A  A
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . A1 R* d8 r9 U2 m& [
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);+ Y7 a1 q) X7 e' b$ N/ u, L
  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;
    % D9 ~5 i; Q/ c: p* A2 W- l' J0 Y
  2. pthread_cond_t pct;
    ! @# P4 y; ?# @# ^" \4 ?4 U
  3. int main(int argc, char* argv[])1 T5 E0 O) y" A2 k7 v0 D1 @
  4. {* |0 U2 s& u3 h% y9 v
  5. ...5 X% ~- w6 x7 t& g" @, s
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);) {6 y9 R+ z0 ~2 I3 B& a
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    - t; i+ N6 \: X: R8 B( a
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);4 a9 o' v+ s! @5 d: @
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    7 V- M. o  r& G$ d$ x- Y* _6 G( a
  10. ...
    ( _: X% M; J& M+ r" U" D: K  ?
  11.     while(1)/ O! @! V1 o7 J! f% \
  12.     {) h+ @% V- F# S5 G: K6 D4 U9 T7 X3 g6 m
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);- t" q* W! w* c$ r' _$ _
  14. ...
    : x3 L1 k0 P7 P, p/ j$ E; I9 b
  15.     }# v+ @  S' z1 t! k( u8 E
  16. ...
    4 ?6 |2 L/ @5 r* H' x1 b
  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;">
    : E& i; l* @+ c: C3 _3 w. z
  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" \
    2 |6 ^0 ^2 f, ~( o! I; Q
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* `4 j# u9 p6 k; [! i+ q4 I
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ b& q' |+ F6 F9 c/ Z9 I  F' L/ [
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ; b3 n; {% y7 n, g% `7 L) h) A. j; z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    % H' z/ j' B8 ?: n% i1 G
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"0 ?. m' u: P7 t, P5 @; Z! D4 x
  7.     printf("preparing header\n");
    , ?6 X3 [. M7 i! {( ?2 B; x6 [
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \- {7 X+ s* C* u0 Q- Q1 R" x, h
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \) |7 p# V- m; i$ I( q
  10.             STD_HEADER \
    7 P; U: m  u0 P
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ) i: p, u# f! D- F# [  b" C
  12.             "\r\n" \. `1 v) j6 Q- T( p8 g
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( h* a7 }$ h5 I% k$ p. s3 H# j+ C
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ Y2 I2 z. L" N/ ^! i$ z
  15.     {" i" j5 `3 ^: z3 ?9 r% O
  16.         free(frame);
    ! X* J0 Y9 i' `* ~+ h2 _
  17.         return;) W3 k( J3 _! F" R
  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" \
    # [- d2 Q* a. ?  Y* L
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ H" s" x) R( ^9 `3 [  c) Y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \  \+ `( ^- w9 f  K: D8 Y" r
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);" O) h2 h: g( L3 \' i
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    2 q/ @( Z* r/ j5 O
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 ?8 k! L( q) u6 B
  7.             break;
    ; T0 {( @7 x  Y" y& Q$ L  Y9 L0 j
  8.         printf("sending frame\n");, G: n) m. o8 B* l! E; x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    , N& H1 \5 N6 Z0 d
  10.             break;# }3 S% m$ r) J% y$ ~) R* D) O
  11.         printf("sending boundary\n");& u* H! E% S& g) a9 ?! Q0 p
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");- N" c5 r7 k, i" u4 ]
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) d$ ^1 Y9 c5 f
  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。


  s, I. A3 H- W8 d

3 I  b6 H1 B' {0 |6 B( c
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
- C5 A( A. A" ^0 n7 g- m+ b
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)- E8 q) o) M6 n  P! B
  2. {1 D, A+ j. Y0 N1 r4 b: w
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
      x" ?" ?" _9 V& `, w( N0 t& k3 D- J
  4.     if(*socket_found == (~0))3 C; a+ D5 P5 R
  5.     {
    1 Y8 `1 g3 x8 D' M+ u
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    " h. k" _& v, T8 i4 `: b7 c4 A
  7.         return -1;9 I, ~4 G! v0 t
  8.     }# W  P% P; H% p  r5 g) v) u& t
  9.     addr->sin_family = AF_INET;4 n( n/ O; y, i+ h' K
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 u- ~- c, ]! P5 i+ D3 K% d
  11.     addr->sin_port = htons(port);9 A" }( i: V8 W5 `2 _( n; ?2 H
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    # K( ^# a" f9 ]4 u; y- |" r" p
  13.     return 0;0 g' {/ J9 [2 M% O- K! D
  14. }
复制代码
6 |0 c2 J; h6 T/ b

4 s, U4 N9 P. T+ c: G! F- w$ V8 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:$ v/ V$ p5 r& r4 k8 K( \

% v3 @) P* _* D+ Q2 B0 m6 c" H6 F- `  G$ k& r) I
  1. while(fend > 0)/ L* m5 a$ f2 r# {3 I
  2. {6 G+ c/ `' X* {  ^- a
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    2 j6 D  i" n) [9 D" R# c
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);3 s. h$ N1 L5 P; ~8 S
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    : d7 N+ Q4 @; F, F6 ]5 [4 c
  6. {* s9 u: y+ P; G- K
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;2 Q6 N+ m+ N5 T  q  e( ~7 o
  8. picture.fin = 0;. e) p) y# \. b2 m6 T  ?
  9. }
    / y+ x/ O. R2 P6 J
  10. else
    0 Y8 W3 C5 X6 a% F+ \
  11. {+ a7 \) X( |8 b
  12. picture.length = fend;( Y3 f" E. h2 p7 Q8 p$ d1 G* b
  13. picture.fin = 1;
    4 H+ [- K" C& I$ Z0 G
  14. }9 L! C; m  f% P5 {
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 |$ b4 S7 m. S. P* k
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);9 B+ h* \/ j/ \5 \8 B" N" o
  17. if(sendbytes == -1)  t8 [; J' I  m2 t
  18. {
    6 z( ]7 _: Y& d7 a
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");! U6 i7 W  G0 n; i( M2 ]; z9 i9 S8 q
  20. return -1;
    $ @1 ?: ?# r6 }4 V7 o% }2 {
  21. }
    7 |0 Y* L2 f' q0 ?+ x# C  J
  22. else$ E4 E8 B9 Y: G  V
  23. {
    : ^) \3 [6 ?2 V( R: b* S. N
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & _) e' Q2 z6 a% P) m$ L
  25. }
    # v' g' x" `6 j/ e8 R
  26. }
复制代码

5 O" t- m& _* n, `+ r
2 e3 ^5 d% V/ S


2 l& I, U  U8 q
: n* E( Y; A5 j; riMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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