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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 6 P' r4 x5 t9 r" f. c. e; @
) U# r- p; p) H1 u6 G- ?

9 \# ~  K9 E3 w& a9 [

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! x6 a/ A/ P0 V- ~
$ \$ U) C$ q  ~. E" c6 W

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% E  t- B4 ~& B


/ e& T$ j! E  B! |$ S0 _8 v% 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。


    ; r0 z' M$ n2 c$ L5 _" p8 [

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。


# B7 a- Z9 ?1 T, H' ^% h一、HTTP网页服务器. H% A0 @  ]* w3 L9 X5 V

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)
    + N" E9 t% [! K# a9 D9 M" Q
  2. {, r) g/ G  b9 B
  3.     struct sockaddr_in servaddr;9 W5 h$ N! q( d; ]1 |/ P
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);- m5 q: ^/ G, o% [) Y; J
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));% u  i2 s& x1 m; x/ Q
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;" V% Z( D1 v8 n3 \, V2 z. ^
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; E6 n7 y5 H! F' q. Z) q% B
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    + `7 {  L! m9 m: y* I8 S$ m# q0 T: [
  9.     int ret;; {" K& V/ a# e$ }( B* n
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)8 Q/ l& H) s! X5 r; x6 z( e7 n
  11.         {
    3 i; Y2 a4 W2 }# t5 Q" y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);: U& c. |& `6 O# m$ Q. c
  13.             return -1;# [8 \9 g* h3 Y6 @/ W- J* U
  14.         }
    ) k; K9 J7 D6 l
  15.     int on = 1;$ k9 |5 b7 [" `* B7 h
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)% a9 s5 d, x( O0 G1 d
  17.     {% n" C- P+ L# Y8 E
  18.         printf("setsockopt error\n");, Q- }  I, \1 I) O) |; z! @
  19.     }7 m3 E, p  u& N1 N) [: O0 Y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);9 g7 O5 A( ~7 l  }) c
  21.     if(ret == -1)# w5 Q( S5 t5 \+ d" Y0 w5 S- X% \4 e* B7 V
  22.     {5 t* m5 [9 ]% E& k$ H
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");) c  G- v* f* s, s) A
  24.             return -1;# ^  X, i3 o* N: Z, \
  25.     }( E$ R/ M% T7 ]* Q  S
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; P3 ?+ E& g9 m9 g' Z7 W! g
  27.     {
    + Z% s, b) E$ E
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , n+ v$ D5 A6 o: _* T  ^7 p* D0 _
  29.             return -1;0 T; p2 D# b. `. B5 G% C( j
  30.     }3 k! N% d- V+ D% S0 v0 ]9 L9 b
  31.     return 0;
    2 T  g+ M7 Q% E) J; q) v- g
  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);
    + U" h( x" _4 t/ f- V
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- [/ D/ c0 T# R2 `7 Z- M- e
  3. {0 x4 Y' ~+ [) z: Y9 j" H* f2 m  q
  4. 。。。
    7 W( b6 D% d2 a7 w
  5. while(1)
    8 M3 q1 W) v9 O1 _& s  x9 p1 }0 n
  6. {
    7 c  Y) l: V1 h
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ) C0 E, A% l2 v2 D1 s
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");9 j# m# j8 K6 q  d9 k
  9.     。。。. x" r: \7 l- f# k3 t9 A
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);3 N/ e/ L2 h. d: h9 C
  11. }
    0 q2 z! V! ~. e7 h7 j
  12. 。。。
    * w( ?" j! R. ^" t" K
  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);
    5 Q1 J6 w8 J' k  I
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;1 \2 D% J4 \" A9 _3 _
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;. M2 e1 ~# m* r. Z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    7 W, r7 Q5 l5 B+ D5 b) U) ^
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    : J8 T4 k( e/ C1 ^% G
  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;
      Q2 N6 E% e0 j6 S) S
  2. pthread_cond_t pct;
    0 c7 |, }: K8 _' j8 ]
  3. int main(int argc, char* argv[])! A7 ~+ J4 N9 r7 m* @0 z
  4. {5 g- {, f# K8 {7 F3 V# ~# ]
  5. ...
    : Q6 u$ [# F4 v& n
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);+ O$ }$ I" s* h! E4 N$ B# N
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    6 |3 C! O3 V; R
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);3 F# R7 m3 c& }$ S, |8 @
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ' l9 u, w8 e: R# ~
  10. ...4 X, u" b- |- G* {
  11.     while(1)
    " o2 g$ ?  U9 `
  12.     {
    ) g) a, ~( p3 |6 D  |
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : v# c4 R" U6 Q: }; p9 H, B
  14. ...
    4 ^9 p+ V1 J1 O) V3 l
  15.     }2 k4 U/ C1 @5 v; ]- I7 x
  16. ...& a) b- A2 }( k( B# 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;">! p7 z# q9 d; `# 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" \' ~% j' X/ g. c- a# V& I$ K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ' Q  @% U# B) S# C! F: D3 p5 o
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \; a% ?7 Q# J) m$ b* a$ A5 H3 ^
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    - c% ^. G& N; d1 C  q% @8 I% l
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    , Y- J$ G1 z0 e9 C+ Z- L) t
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    : f% m# u) t/ Y" ?" N
  7.     printf("preparing header\n");
    ! g2 z5 \9 f8 o1 W7 p2 I  y
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \5 a1 X  j, q% L  s6 g' G% \
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    7 p3 I! _- g; y" }' z; p2 }
  10.             STD_HEADER \+ r5 [( w% M7 ~, e. x7 C
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \$ W1 l, F7 w! e/ t' a" z! d5 B
  12.             "\r\n" \
    # e7 F6 t: X$ ]) e, \9 D
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 o) K/ ^& [: d. D$ `
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 G$ M: |* x, @5 H
  15.     {
    ; C( @% c9 Y& e' \  O' w
  16.         free(frame);
    . {, t8 \$ O  l) O
  17.         return;0 t. F  z7 Z" ~& Y/ o* l/ O6 A5 O
  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" \1 w, K5 A) {+ J0 V
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ; D$ J3 X6 D$ j, @0 q3 X$ D4 c4 c
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \, r# w9 n% L9 P* T6 F; b4 o
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);- c8 ^5 t# Y( s; u! n
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    0 e/ i/ e. R7 d
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ \( J5 n) m) Q% X/ E9 n# F7 Z
  7.             break;  Q# F8 f2 D# O, U
  8.         printf("sending frame\n");
    ; |& s/ z1 y6 E9 O
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    7 b$ `4 ]6 \: y. D7 \* H5 t
  10.             break;
    $ _  d/ {  V0 W: O) t2 S
  11.         printf("sending boundary\n");
    . A; z4 J# H# N; c' m; ^0 S( c8 Z
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");; a/ J! G" ]2 P% L2 _" Q) v0 A1 w
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 b* j2 D; h) V( a
  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。

. M; ~; v" G& I3 Y! \0 x

: m! M4 S# O8 D! y7 C
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
! T* h- {- U' |+ y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)) }9 _1 \8 m+ d: W
  2. {) ?, ]; a/ \+ _) h
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);9 A* `  N0 P- w; G! H" _3 w8 L2 ~6 |
  4.     if(*socket_found == (~0))
      Q/ g6 f$ s2 v9 U1 M: h, f, i
  5.     {
    8 g' a9 A" B/ f1 Y1 h  q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ; L1 J$ h9 \/ C1 |( p4 ]! t, D
  7.         return -1;, q: [& r7 ~; I5 O0 O* X, c
  8.     }
    " g; s$ A% p3 U; n
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
      h  a! E7 H* k" O
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);3 H% J) g- \* L1 m+ N" a3 v0 K
  11.     addr->sin_port = htons(port);- C3 V1 N, q& p  J. V/ n3 n
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);: x+ `/ r$ `# R+ I) g+ X
  13.     return 0;
    , t7 n, F. j6 ^3 _& _. o  h) r7 ]
  14. }
复制代码
- D2 V+ B, a1 c2 D* H, e

9 t6 O* \6 ^  {& L1 |! o; n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:/ M9 W* A: U; R' ^0 h

1 ^0 P! Y" `- I; B1 ?7 h" k3 S4 {
% w8 Q) B) _& X" d6 |
  1. while(fend > 0)
    , @- G1 J/ r1 v, H' q& a
  2. {
    9 J1 v* ^5 n% X/ m( q& h% |
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    , ~" h4 Y/ M1 b( N. [' i7 k" ^' q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);. _, c5 j! g9 b1 n0 F
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    % f6 a; a3 X5 h" l" J
  6. {# P- }/ d6 c! J
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;9 d! T' u/ N/ b- b
  8. picture.fin = 0;# j( H' H+ X  k2 o, P# y
  9. }$ B3 S' X5 M- f" L0 f# Q8 ~9 w! |; H
  10. else
    # _1 Q  p1 C2 m
  11. {
    - p. u# @4 ~7 n7 A! X+ @
  12. picture.length = fend;
    " _4 f* |: F/ E" U! W
  13. picture.fin = 1;$ K9 h$ h* X6 X( C; @7 W% G
  14. }
    0 ~4 {$ q" i3 e  \* N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) l# p0 S" ?, N6 H8 q+ ?
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);; W0 i: a2 z8 U9 k2 I# r; V# t9 `
  17. if(sendbytes == -1)# ?+ Z& Q1 R. J! `" V
  18. {
    # Y- z& ?; Q' P
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 ]/ O" j3 O( v/ g
  20. return -1;+ I/ C) A7 m- W8 Q) S
  21. }" D, b: ~. q2 b1 _4 h: v3 {
  22. else
    5 |- X/ O- p5 I  O; C6 N* Z
  23. {
    - _7 y) T5 t" k$ [2 m! u- |
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  d2 y/ L  D2 D0 M  e% V7 i$ I
  25. }
    ' L  x8 e/ f0 Y1 ~
  26. }
复制代码

; @0 w# c) ]- t# x& F1 a5 H0 }, Y& ?5 Z

8 ?, S. A( ~( H( z
; }+ S4 e8 Q+ G: I/ t3 r. H
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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