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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
. v- p# B7 l  @6 o4 {
  p% f% ]& p- u% x

% Z) ]& ^2 v- |7 p7 {

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
" v4 y) a+ }7 j7 v9 N, a3 D6 i" Z% p: L7 h6 x0 ~3 y+ s

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。

# Y3 }& u8 u) d4 g( W4 }

( V. `. y- X2 @( P7 v$ r4 u. F. a

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。

    9 i4 g4 R/ D4 e$ @' B, W2 D+ H

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。


, P4 [6 k! _; ~0 a0 s* p" l一、HTTP网页服务器& v: b1 }3 ^- l. o: i2 w

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)+ V, L1 Z. Q2 E4 R6 R+ ?* m; v
  2. {$ Y* O- @5 j# G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ' O0 J& f5 i6 b3 ]  g
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);1 f8 W( F' m8 F# Y. r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));$ q: w2 r* ]$ b3 s) }7 \- [
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;) t0 u2 X( r! |/ M) Q: X
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 t8 P* F& \+ j* r
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    . d+ o- m* G- |  I
  9.     int ret;
    7 f0 t4 r# E" Q! c3 z1 S; l; q
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) ~; f! l7 D  W. P" k" H: F4 ~
  11.         {1 V/ O5 i" v8 I1 }% i. @
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);( J% F% K& N; |5 l1 q# J  N
  13.             return -1;% w) L5 w0 F" y: |- @% T
  14.         }% ?# U, s# p1 p6 L6 t
  15.     int on = 1;
    ( R1 n; @* ^6 Z/ O- n: b7 y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)1 p2 a; P8 f$ {4 I
  17.     {
    ! H, Y( C+ `" B* C
  18.         printf("setsockopt error\n");
    0 h% H& U& k) o
  19.     }
    & k0 R& \- V* b1 z& ^+ B
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' n. C1 `8 m, u
  21.     if(ret == -1)# _# R) E- E) w& O- b* D4 X' T! l& M
  22.     {* z* L5 O* x; c' ~2 u" }/ N4 e/ V( ^
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");5 z5 c6 H( c7 ?
  24.             return -1;
    % ~8 [' [$ y! {( W- \
  25.     }: t% P& P2 S% b# E8 k/ H
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( x2 z2 Z0 O0 p; Y; z- G9 f9 p/ ?
  27.     {
    : {$ I% r0 s6 Y
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , q  l4 h1 T1 f$ h2 K
  29.             return -1;
    / P8 }) B* G& f4 m7 a
  30.     }( |& b: O/ `3 T
  31.     return 0;
    6 V' q+ d- |7 [+ P& u1 r
  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);
    2 w: k, g2 V$ `- z$ b
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)  m/ i. o; ^  E9 K6 U) g- M$ ?
  3. {( l3 R* [  Q$ `1 o! L
  4. 。。。9 e9 I# _( _. h. v5 V- ~) y" B
  5. while(1)
    & k9 ^/ n, O& l% n! D# ~
  6. {
    / g7 t6 R8 d+ _$ l1 c
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);9 x: g9 f2 z: u' O& r+ L! I/ u
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");# Z1 ~. g1 d2 |
  9.     。。。6 d) l& q( s8 \2 H
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ( P5 n3 g* l& D
  11. }9 w0 @" j% L. T3 N8 q0 p" G
  12. 。。。' K2 F0 K" ?/ U! N  G1 Z
  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);2 V* d2 Z/ a3 M( o  k# S8 l
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ( w9 e' P2 l2 i' `) V1 N7 y6 z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    0 H: w' h7 U' j
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    5 E) c3 z% l/ ]- P4 m9 K4 X% Y
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);/ B& K) U3 m2 e
  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;4 g- c) A2 F" a* @7 z
  2. pthread_cond_t pct;# H) a' V' I' T: A
  3. int main(int argc, char* argv[])
    4 k5 s+ x2 c  J/ \% k( b
  4. {8 `: s) `7 h3 ~' t% L4 o, M6 N
  5. ...
    ( v3 k/ k6 ]4 e, `, G3 v* V
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ) a" i5 K" b' Q# F$ |
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    6 M/ k2 ]0 f3 T
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % A! C2 U) @5 l9 I8 o1 A4 a% w3 z
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
      b$ o" F" e! V* T" ~( ?$ r
  10. ...; R+ ^9 |7 U8 b9 H9 `# L  E
  11.     while(1)
    / o( B% L+ j, F: S9 X5 v
  12.     {; R& ]% H. k1 k; c9 z  X( O+ M
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 {4 B$ t( t- a. F/ s2 K: J
  14. ...4 F$ p( Z- |' F, J/ k) R1 _
  15.     }+ w0 U+ l/ ~7 l! P0 Y
  16. ...8 q  y: h8 ~* h! ?0 @) `
  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;">) j- s+ F2 N% a5 j# {
  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" \
    " s$ c8 J$ r# C- p; s
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    & D3 h+ h3 U' I( [* H: s8 K
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    . T$ X9 F- C+ B4 N7 V* F7 d
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \0 g) q0 Z; A" `- N
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"7 X5 b' m* D" c) _% e
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross". x/ V* S8 T4 M+ F1 t
  7.     printf("preparing header\n");
    0 g$ {9 c+ s6 t9 s. K
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \& E; j1 c1 H3 q% b  D! e! ~% j
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ) \* H" X. a2 L+ X" O% z
  10.             STD_HEADER \$ A! X+ ^/ x0 V* Q0 y% h5 J$ V4 U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 h. }7 J) I7 z, [0 i, W
  12.             "\r\n" \" R: I+ X& |; m' I9 Y# I
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    * O8 ?" g7 g3 Y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! w8 Q- j8 e2 j, T9 M6 A
  15.     {
    % b  H! W. c% K( f, p
  16.         free(frame);
    0 Z+ x& M3 ^3 z5 A3 a' q! H
  17.         return;" C0 x' y* M1 Z% f$ |2 ~' D8 W$ 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" \7 Z* V* {  }4 ]/ _# c( q
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    7 V; a; n2 Q5 I# g! r
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \# K0 N9 E$ m9 U
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ) O5 ?' M7 h6 ]) h1 w7 U
  5.         printf("sending intemdiate header\n");/ O1 k! y" U- }3 `* f
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 |  z( Z* ]: n+ l! k8 h9 T
  7.             break;
      O9 ~  }8 Z& P" ^" i
  8.         printf("sending frame\n");  ?% g8 i) x+ A: C
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)3 r# b$ r! ~: S$ o
  10.             break;
    / @+ `* u7 x. b! Z* F
  11.         printf("sending boundary\n");
    % O* d+ _1 ^& B4 Q) |, _/ o" f- S
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");- W, L: E2 k* ?+ U* A! x' A9 @3 A1 n
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! ^5 A; r  M" ^3 u2 |( k
  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。


7 k$ ?0 \2 C6 J8 y1 a6 r7 k

' c5 o8 }5 o+ n, H
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
" N/ B; A" O3 ^+ B! v% e  i$ p8 |% F
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)$ B9 a4 d2 w! w2 r
  2. {
    2 X7 i6 d* t) U6 i; W- Q
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);# [2 S; D# W6 [: H/ S) Z: {. ]
  4.     if(*socket_found == (~0))
    , `" f9 _+ K+ t7 n5 m* E
  5.     {& h% ~: E7 L7 U8 V! S6 ]4 h
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");; F2 }& r& ]. q2 R
  7.         return -1;0 J2 ~1 p( J! d8 G
  8.     }
    / s9 t( Z1 R9 |/ \$ u# _0 _+ W
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    3 R" j* D  _& {* Y' o) A1 d5 L
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);8 B# A! F3 P: F. {0 d
  11.     addr->sin_port = htons(port);" q' I2 g- c: T) I, |
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , A1 p1 S0 [0 Y, z6 q  N: C, d
  13.     return 0;9 K) w: [) s5 o4 I& b, S1 H
  14. }
复制代码
! T% L& z9 W& s+ o* f' r* S" H

8 O4 q: A7 F! ]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:8 y' j1 U" `) r* w8 I6 k5 |
& i- s* P* ?  h. C% Q. S5 U! V

+ L' k5 L5 Q; h+ H/ h
  1. while(fend > 0)
    % U- i+ |/ ^2 G& T7 Z
  2. {
    0 R1 S4 p$ l! q7 y2 x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    3 c; g$ T) m0 |/ Z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);! e/ Z/ N. Y; y$ G3 k: y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    4 W+ D4 L+ [2 v% W. |; f8 @" w
  6. {2 M6 o" G, m* D1 H0 `4 m8 H; @# c
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;2 G7 i6 L! f! B7 ~5 i
  8. picture.fin = 0;% y# N2 `5 B$ Q! i1 c7 _5 Y9 e
  9. }
    # H% U' y7 G4 i+ e
  10. else
    ! ]- ]+ l1 v$ b) i, d8 |$ c
  11. {: m9 f* b  |) s2 y0 S2 ]
  12. picture.length = fend;. ]0 ]' e4 O( j6 X. I
  13. picture.fin = 1;7 @) L' |+ f- j4 F$ N) m& _
  14. }; j# e, _: B2 b+ A
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);' y! Y8 @- W, l
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 r! S5 M) g  J; `6 m/ k7 k
  17. if(sendbytes == -1)8 m+ L# S( [. |+ f8 k, v
  18. {
      }. _+ e5 i- [) A  r; z- C; [
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");& r) S2 W, [& X! ]1 d% {
  20. return -1;; I/ m$ |7 v0 L  D5 f6 v
  21. }
    : q; m7 E: C+ @% t
  22. else
    * k3 P# p0 @# ^; {! J( N
  23. {4 u, K* g/ `' t2 P7 ]! ]3 r$ G
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;) R' e: R1 K( N
  25. }
    + W/ Q6 k2 N  F
  26. }
复制代码

7 G% p# U8 {3 D9 D: d
* Z6 ?4 `# i, D5 k4 M

* p8 \0 ]: ~5 ?1 T0 X

: V  I4 i, W, w: y' w4 }% ~& ViMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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