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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 }7 ]; {6 z# v) g& P5 ]; E
5 Q2 k0 Z( e3 p3 x

* V1 D0 Q# N& \1 \0 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
: C2 Y8 Y* t9 |! n. A! O$ a
; M. ?$ S7 d9 f+ W) o1 o2 U

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。

- R# R- s9 H5 D- l+ s$ r


- Y; L5 H! H7 N8 m

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。


    4 L& G6 g6 f8 w, Q* m% g& r

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。


; `+ O; Q9 @5 U$ ?5 m7 a一、HTTP网页服务器
% X# E; s( j/ 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), Y$ U/ f5 U5 L+ S
  2. {; y$ b$ g4 s. x3 E1 I9 g/ S+ e
  3.     struct sockaddr_in servaddr;! H) U3 K+ g* B# [0 ?
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    7 W5 \( Z" n: p! S- L& g
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));3 i" R! ?" B, }5 i: j/ l1 P; r
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    . m  \: C$ K( V
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' o# S( O7 X+ ^4 W" I" [; f
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);0 [2 A% c* ?  Y$ b) B2 T
  9.     int ret;; d1 o9 U5 r# x  f3 e
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)5 k* M; v" _7 K  Z0 _
  11.         {
    9 A+ v0 v1 S+ n
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);- [  G/ x7 N4 d: P, _8 T
  13.             return -1;$ i! \" }* L3 C  j! d9 q3 e
  14.         }
    % B1 N5 [" ?7 v5 E* a
  15.     int on = 1;
    : @6 [( k( o; ^8 u+ g  V6 H& v. ^
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)* Q$ n- s! J! D3 u, A
  17.     {8 u6 n: W, n% K! ?) s2 z& s
  18.         printf("setsockopt error\n");* d) o3 a1 y8 A5 D
  19.     }
    . R. J# M) L% ^: l; m
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);& L* |' [& [3 b! c$ v* K, K
  21.     if(ret == -1)6 q3 m0 z4 M# [. L
  22.     {
    ( O4 b6 h' q* ]2 ^1 C8 I/ R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 [! H! I  Y+ k, ?
  24.             return -1;
    ! |; Z- i5 L! f. g4 k8 o
  25.     }5 o% m5 ]3 m1 ^6 }4 v. a5 g, g
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 D- F/ ?. X8 O* x4 d' x
  27.     {
    : s6 i: x. Q# B. K
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ( V% f8 T# Z* X; {) o
  29.             return -1;
    + c) Q/ A. B$ f7 D
  30.     }" X1 H4 C& `* ?
  31.     return 0;
    % c$ V8 R1 T: ~0 @
  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);
    7 U+ s7 N; C- _& W
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    / K5 b, M3 s$ J
  3. {# X- [6 J' V9 ?6 o1 Z" N3 e1 O% l
  4. 。。。
    ' W0 S8 Z6 k' y6 t, q
  5. while(1)
    & B5 K2 F  G! r# l
  6. {
    $ v5 x5 J, Q$ v$ ?% V4 G* z3 L
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);1 ~3 {5 j& w. G' Q  }+ F, x
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");! @, H, p  j1 n- _5 j6 k7 r
  9.     。。。
    : L$ q. X- H* c
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);4 K) K! y1 M: ?, ^* n* c
  11. }- A8 l3 R- T% _+ p4 F
  12. 。。。$ o9 K# }4 ?# y
  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);
    8 r- I5 ^7 K; m! X
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    % }; z0 u/ P: T3 |1 q1 ~0 x! @( y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    # B4 a) C2 V% C) c- y9 }& e
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    7 a3 u/ T% b/ u1 m9 R
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);. n3 C0 e7 Q% q! |, O* [3 |, F
  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;
    5 m) H& X& j; }2 P  L! ?
  2. pthread_cond_t pct;8 C3 a: G- b+ V- ?
  3. int main(int argc, char* argv[])2 {! _/ x+ U$ X6 a' _) ^
  4. {
    : D! A: \" V! g3 e4 y
  5. ...! D$ X2 O) y' O; k4 w
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);7 }/ y3 Z3 y2 |7 o: d
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);$ ?/ i% h& K4 _7 g- ^5 B
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);" n) z8 I! j! x) I1 K0 t
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);8 z' x4 u( d$ h5 T" f0 v
  10. ...1 {5 H- z: k. a( U8 B: r, f
  11.     while(1)1 x+ ^( {1 p/ c9 x, j7 E4 f1 [
  12.     {
    4 t. N  F; B1 h; ^' u* P
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);" C+ c' h3 j( A4 y
  14. ...- `+ [' A& t7 f
  15.     }; M7 j% x/ o$ E3 S
  16. ...2 Z; ?1 [7 }! `7 M6 M' M- X# Y
  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;">
    ; K6 ?% p% \6 B) Q2 \% W
  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( J3 n3 _6 d/ D& X8 X
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    " L  u6 D- F0 Y, [: e0 R
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ) h8 v$ R3 L# ~: ?9 m
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ) g: p) }8 R* Z+ D5 k4 H& l
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    : z; \; g5 b& {, r. G4 g7 \; k% j
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ! @+ o2 G; x( C4 n% J1 C
  7.     printf("preparing header\n");
    ; ~, @, b) G3 e" Y9 _% c4 M
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 t9 M  G7 k! M2 C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \- z8 u: x, N4 m0 ?( L2 p4 s; H; _
  10.             STD_HEADER \4 Y+ e1 u0 e) `$ B; K
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    $ R* t6 J' m+ \+ s# c- a% D1 D: `
  12.             "\r\n" \0 f, Q$ \* U5 w# g
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");7 R6 I0 h" |" J' A7 J- }8 q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 _+ d& H: V- H+ n
  15.     {# o6 ~: F0 {0 w! V, ?  ?
  16.         free(frame);
    6 _: W& r/ P" F: M, Y* d
  17.         return;
    8 M' @0 }: d' i. {1 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" \
    " N! M9 |8 F* J( X
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \' _5 i( }  \2 c# }; B/ M7 T3 P/ r
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    # |6 x, w# {" H7 o3 Y: O/ V
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);9 V3 H. C5 U6 }# Z. F0 j
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    / ]( J* m. W4 m. e9 E# |
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ a& D' ?' W* i. E% u+ i
  7.             break;
    3 W2 ]% _4 I+ p8 n7 m: n# w
  8.         printf("sending frame\n");
    , J; ~6 I/ h8 C
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)) P. S0 J$ @5 K+ X# R) h, b! c
  10.             break;
    * K0 S% c' ?  f( R) S( I% y
  11.         printf("sending boundary\n");' Q0 U+ ?: b- p/ k2 d
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 s( j% q4 N( b; d! n+ o2 K
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ V5 `" J# S% e# E) Q7 U
  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。


& ?% Q3 H/ v* w0 o% Z


& T3 g  s% V* J- o4 e0 o二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:2 }( b( [$ b* |6 x
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    8 D3 e% c4 ^* `4 B! ]" n
  2. {
    7 x! L& e- J9 V  J/ L( u$ y/ L! U
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    + C6 A) n/ M% C) l, M4 G
  4.     if(*socket_found == (~0))
      O3 Z, `1 b' ]/ d, R
  5.     {
    4 U6 f- s$ J$ J
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");* v5 {1 Q# J, z1 }/ o; @
  7.         return -1;
    1 l8 W* g) ?8 d$ D1 ~( l
  8.     }2 r5 \: s/ F0 q6 H. x; j$ `: d: o7 h
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    8 p6 ^3 \8 \: w* K4 o+ [3 f
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 u1 d7 Y2 C9 i) A5 l9 _  D: B
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    - j; v7 x1 l  J  @* n# I8 M3 K
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 T( ?9 M2 L4 q7 m- F
  13.     return 0;  [& M$ t! p* [7 q5 Q
  14. }
复制代码
& r2 L) R' x7 G2 ]! H
. j6 `0 G! Q8 T# [9 D; ]$ U$ [
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:4 r) h8 F3 {( p5 w' k" d
, a! G* n2 ]- M6 u" {; o

& a' m, b& ^  `9 i, j( k. A
  1. while(fend > 0)
    ' G8 W# l" p9 z
  2. {
    ; k( s+ ^$ Q( \: a
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));  w4 Q+ o5 b  \1 h
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 {/ k' D& ?8 D+ @! c) E* L1 e" h
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    4 r2 F0 e# @4 D& u! ^/ s4 S* {
  6. {
    ! [- x6 S; Y# B* \# B& |+ }( ~9 O
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    0 b3 J8 C; a4 @3 ?3 l
  8. picture.fin = 0;7 }3 T$ N* ?' b- v' Q# ^
  9. }2 ~% D1 o3 k1 a5 M  w9 ^% A
  10. else
    2 h# n8 O# y- s5 d" {  b
  11. {
    ( k% g7 r0 a# D  s) b5 h/ @" l  [
  12. picture.length = fend;
    - N0 t4 o; J' g
  13. picture.fin = 1;
    ' k6 s' g+ h. Q/ j* H" D
  14. }  A7 M  @2 P, _3 Y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);7 o( Q1 S' W) u* |. j1 \8 t
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( ?$ l4 e9 t- d- u% K& f4 \
  17. if(sendbytes == -1); c3 A: `. l5 e" h5 N
  18. {
    2 n+ y) X5 A- b  L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");4 {0 M" z$ v* }# f1 [# c6 r; W
  20. return -1;
    " {3 y9 q" \0 {2 v) S% ^" _
  21. }
    ' T4 ?  _/ z' Q
  22. else
    ) F# }2 p" t+ x( X0 e
  23. {
    2 d. ^7 O% F+ q+ n2 N' V4 A2 {
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;" p) m3 p1 S/ S0 N
  25. }% w4 u2 `0 |  M1 a$ x$ ^7 E: b
  26. }
复制代码
0 ]7 {3 }6 g9 h8 {$ A" p

* X6 r1 S2 s) i& u7 k. P

1 ?+ \$ M! h3 ]  y. g
5 r/ ?9 U3 J3 M6 z1 b# \) D" B% E
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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