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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 % ?  ~1 d* v# a6 G/ }

5 Z* l: ?4 M: U8 l1 d" k5 o& S


" W  V! D# M% 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
; J1 Q$ [, E; \$ b
& D( c- E# G/ B! j

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。


! T/ u; J' }1 L

  @6 O0 p1 V& I: {

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。

    ( A  M, G; m  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。

. D# N  d* n; a& [
一、HTTP网页服务器, j7 F6 x" d5 t0 A! 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)2 ~! O- p; {- b# Y2 Q
  2. {
    % T3 _3 b- |0 c  H; Z3 i( Z
  3.     struct sockaddr_in servaddr;$ }- x' i8 M& H* H/ e. q) N
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    1 i# p4 ~+ ]1 C2 ~; B5 p
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    & C2 d% Z7 E, n1 f- _4 [  s; g
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;& K! V4 R* o1 S' u. V2 X8 [) v
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 `, R0 o. g8 y9 M% X
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);; `8 y# w$ d# k  p; Z
  9.     int ret;
    # @% z; |+ g4 h$ U
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1), \( }+ a; ^* y! a) p/ A  b* f4 s
  11.         {% i3 l3 `- F/ H# X
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);/ q9 w% X; U* x0 \% P; T
  13.             return -1;8 P! ?8 r# ~2 N  g/ w3 G, }
  14.         }1 `% Z+ E- @5 {, K  ~" ?
  15.     int on = 1;
    $ g. [" x. l, |4 q* Z. H
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)# u' g1 V5 `" _
  17.     {7 Y, q3 t9 A8 S
  18.         printf("setsockopt error\n");  v* T  N* N, a  p$ F
  19.     }) y5 w( n4 W  L. j2 W6 L
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / n# |# j! L: f* H' s& J
  21.     if(ret == -1)% F% G2 A) a/ ]2 v9 D# M
  22.     {: z9 @5 {% M/ F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");  F+ y+ ^$ s# U; i" ^7 t# d
  24.             return -1;
    2 z  B% E- z* G! _9 s, Y! N
  25.     }
    - E/ {2 Z& j7 r. |& n/ O$ u/ K# j' U2 s9 T
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * V7 s1 ^, m$ ?
  27.     {
    . G. K) A! O! r  w, H. C9 L
  28.             printf("Listen failed!\n");7 Z. H( T/ p7 H, S5 {1 E
  29.             return -1;
    " P) b% ^. W: R$ i4 e
  30.     }
    ' }; l3 @6 n5 B0 o7 x: s' _
  31.     return 0;
    " Z7 D- n( B( l1 K1 G  W: l: x
  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);
    8 A5 K' y. \# |2 i+ X  C6 p( g7 A
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)3 y' a  Q4 j3 K. ^6 d: R; q' H4 d
  3. {4 s0 l9 }7 b, z) k  ?3 Z6 |
  4. 。。。
    & x2 ]9 u7 m# K0 u( `
  5. while(1)
    # ~6 H: \! f, Y8 }; ^2 u- N9 I
  6. {/ L5 l' y% a0 E1 D, T
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ' ^2 z& ?6 l1 Y2 \0 H  D: M
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");6 w7 x5 B% ^* V4 r7 m: W& r- u8 U' S9 ~
  9.     。。。
    3 l' {9 h& E2 ^/ a/ o  s
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 p( a4 w0 `+ d' B* a
  11. }1 G# u' q6 @4 Z( F7 `
  12. 。。。* f0 ~8 I8 d8 |; u& S5 v
  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);" m/ m; s; x0 e0 ]
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    9 J8 E" B2 o) D
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    9 X, A' J! Y1 K& `1 @6 [
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;4 r6 v- q; R% s5 J# J0 O9 e
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);# @0 T, t1 p8 o% U
  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;( I( g% j, A: A8 Q6 m! [
  2. pthread_cond_t pct;
    " N' m. h, n3 h. I* E- |
  3. int main(int argc, char* argv[])
    % V* a* v: f( q0 f- o
  4. {4 w! g/ Q9 t! s2 ?8 E) R6 a4 x
  5. ...3 {( X. [  N5 N2 f. x0 h. L$ d
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % n1 b$ `1 N6 E
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);' k. U! p! q$ p6 ?. S0 z, P0 ]
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    4 \+ t4 R0 O8 |6 T( D% {5 N
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    $ Q/ Y0 n  x+ @7 m
  10. ...
    ) ~8 Z8 g% [1 y7 c& j- h; ^( j) O" s
  11.     while(1)
      o* \$ P, C* [, t6 c/ v8 C/ o4 k# K
  12.     {* r7 g% n3 q8 M3 o/ Q8 H- ~
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - y! }) {% G5 K# q8 [! i  a* c+ x
  14. ...
    # m: F/ {  Y6 d: [/ M% W, j
  15.     }
    / k- N% |; |3 K- p
  16. ...
    7 q* e' M$ ~4 g6 g) n) ^, w
  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;">. I. v' I( G; n8 A+ ~: ^
  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" \( Q  [0 w' [+ J
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \) H# q. C' f4 o: M! l5 J
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    " J( ?& T( C1 b; G3 L* G9 l  J
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    - h6 b8 p7 Y& X# ^" g; A/ l% \
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"3 S8 B8 M/ n9 y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ' a: ^% y% p( i5 j
  7.     printf("preparing header\n");  O+ l9 J/ Z3 T( A
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 ]' i/ J- e5 u: K$ O) f5 F
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    . ~5 o3 B5 a- I; i! }2 C
  10.             STD_HEADER \! i6 r3 R4 G- J* Q. _( y0 L
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \) z5 I( `3 _% r
  12.             "\r\n" \
    * r! w9 ]% z' `3 q
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 V8 E# F  Q8 i) `* [6 _5 y' T+ q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 L# G2 ~/ e  Z7 c) C
  15.     {
    6 f: J- M3 B3 k* G: b
  16.         free(frame);
    ! \/ K# |+ z9 m* m0 T" x- x
  17.         return;: m3 O! X# ~; u$ [, I8 [0 ]. 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" \
    ' P: Q( _) X- |, F
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \+ k) n' Y: V0 v( K2 ]
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \; X' |2 i! h  X* l& N
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    4 J1 u5 R2 t5 Y8 D& P  X/ o# h
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ) \2 I2 Y8 p" M8 n- C4 m
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& Q: h1 i+ N" w3 l% \, W" ]2 C1 x. V
  7.             break;
    * K, t  ?9 o' I9 c( m, \; o7 I
  8.         printf("sending frame\n");5 R  m+ E; H6 \5 c- a! |" r9 D
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)0 V- z2 q. @0 W, ^" v
  10.             break;+ ]. M& b* ~" w/ ?. x2 |
  11.         printf("sending boundary\n");( }9 b9 J% V; r1 @5 h, a; P* o7 b
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, Z# R7 c) t5 J! U
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" n% w8 I  E: R: `
  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。

( a) @8 ?6 h, \8 k5 s& P

1 M0 e, y( w2 m2 w
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) `" m3 ]; d0 t) K0 T  ?
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    9 A: h$ [+ e4 v% a. \
  2. {  F. Q  I' P0 j, R7 H$ \" p& S% o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    8 c. H6 w$ U# |* w
  4.     if(*socket_found == (~0))
    6 `/ g! ^8 o) l7 d% @
  5.     {
    : p) l! H8 z6 o: O& [" i* B( @
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");7 p6 H' M" h* `& A. n
  7.         return -1;* {) ~: \9 ]; o( L; C" B
  8.     }% }) D% k/ T" h8 y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;0 h9 i* p8 q7 i) j8 ~6 }2 Y
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . p/ {+ r6 f1 Z6 U8 L- v
  11.     addr->sin_port = htons(port);* [( O- A, E/ d/ Q( U6 D- _
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);- q: Z- O/ s9 L2 W" H
  13.     return 0;
    ' ~' t. K8 v* @# X. n" [
  14. }
复制代码

/ Z. U" O* l! ]1 ^4 X& {
: _5 x: I7 v8 o' Z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:
! P9 w; ~9 d9 z7 @+ I4 e
6 b; n  I* \7 {4 h& q! k# `3 l4 H; K( _, v1 n, C, E
  1. while(fend > 0)& h! }! B7 q, r2 O' I  n
  2. {' e$ K4 Y9 |! l( g; k
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));+ L$ L: |7 `0 F' h$ v( e, c
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);) v6 V! S  `  z" o
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    * Q- ?0 {1 ~% L3 k+ \
  6. {
    ; T* d7 ?  S5 T* D5 S  s5 T0 v4 P9 Z
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ! E' O) D+ _: w: w
  8. picture.fin = 0;! Z! [& l% o+ q- T
  9. }8 ?4 q7 @/ Y! s; S1 F, |5 x5 }* n
  10. else
    3 Q# A9 m6 I* h- N
  11. {$ m5 t0 C/ u) S) g, o+ {; M  R
  12. picture.length = fend;
    # N7 K& P0 }' {* P
  13. picture.fin = 1;3 ]( J$ ?1 r( A4 G& `
  14. }
    ' h" ]& s6 E8 u( h( U6 Z, p6 u
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);$ a- L" R( b% M. C9 L
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);* D$ R3 W2 l4 I# {  K  V' x
  17. if(sendbytes == -1)
    * b, b" Z2 e0 ~2 x% l# W3 h
  18. {
    ; O* V% L4 _( ^4 c+ v  L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");( t3 C3 m6 K! N" Q# w, L
  20. return -1;8 Y, O6 V6 E1 a4 y7 O# E) A
  21. }( ]  L5 w4 G! _, ?  I: v
  22. else
    9 o0 z' D! m; T1 A, w- ^) h7 N
  23. {6 ~4 G# N* M4 p% Y( N
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 l+ u$ p- O2 x5 c8 K; c+ ^
  25. }
    3 _) W8 V* K) o3 H* Y
  26. }
复制代码
" a% `7 t, X1 x9 w

4 p) ?) }; `3 l. I6 h

3 i; B8 ?- G8 J4 q/ V
9 R- X- p$ ]) N- L7 b: W# q
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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