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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 $ m3 [/ K4 A, g3 Z$ C9 G1 i6 E

5 C' m2 m5 n% i; Z  `


8 M9 J+ m3 j0 c" v" y

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% d0 h5 a5 R5 R- M. K
9 ?( N/ u) ^8 `. d

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。


2 g/ o* T. U0 x# Y# i. T6 q& a! M! i

, i6 I0 T' i; u  R. z( Y

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。

    3 M  Y" f7 U3 }' ]5 u

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。

0 }8 n2 A8 V/ {  C& |& W- D
一、HTTP网页服务器/ V# p. A; [$ y2 L

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)+ {- u& A- }# `. |' G* o: H
  2. {
    . N. O/ i7 a+ r7 i; x4 o. v
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    " P( B% n; J- q, F
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);) |: o  Q5 w; N1 [
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));( |/ U# j+ H+ z  A
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;- Y$ ]3 K% R/ t) {/ w" P7 F
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / ?+ Z4 ~) Q5 ^. ~9 H! p9 ~
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    0 W& m7 i9 O9 X! ?+ u" e3 T
  9.     int ret;8 ]& H3 Z: j0 n7 i$ K9 I" g0 ?
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # C" J, q3 j: g1 z- W# N# p+ |
  11.         {  u: I) w2 R( k+ l3 [2 A4 {
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);+ d. Q+ c! E, }, v$ l. b- }: @
  13.             return -1;
    # r) N9 a# H% M/ K% Z0 _* I
  14.         }
    % i7 |& {  a. }2 u& o6 Y( ]- ^
  15.     int on = 1;
    / V- B- |1 H- K7 v: c
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)  J" g( f4 c- g' ]* R+ {& x. A
  17.     {
    " T6 z7 c! H8 F! l% J6 T
  18.         printf("setsockopt error\n");
    6 H( K  f% A" G0 \9 g
  19.     }( r: o: ?' f8 p4 f. J" a
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' p9 i3 Q: ?( |6 a
  21.     if(ret == -1)& i/ @" x2 q* R, d& d: z3 x
  22.     {
    3 x2 ?7 l( X- Q' p: s: U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");  W, ?- _( W9 ]3 g2 m* T
  24.             return -1;
    / f7 X2 ]8 Q$ T5 l; J) b. S
  25.     }  O- n1 A5 O  U$ z
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & k0 M( K4 }& ?5 G7 n5 \) r1 V" N; o
  27.     {
    4 v* b3 H! }( V6 r$ F* O
  28.             printf("Listen failed!\n");. N8 `( H' Q/ i% S) h
  29.             return -1;: O& r% R( B7 _1 @4 W  L1 I6 p
  30.     }6 X9 @! P; R  E0 [% W" s: M/ H- q
  31.     return 0;" B$ _/ k3 w! h, u
  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);
    / Z+ l( a4 W9 q7 X0 I+ }8 L( B
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ( m, {+ |% e) ?. j% D' Y
  3. {: n* z& Z1 c( g' q; _
  4. 。。。8 W1 n: f& g0 M3 }5 P5 c
  5. while(1)
    * w* k1 j9 U2 m# @
  6. {
    . Z  Q. e( z% q% r/ [
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);: Z6 [% B5 f5 |) @) }3 I6 d
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    0 j# o: K- N+ W- H- G1 ]0 U
  9.     。。。. D  {3 p7 `  l( Q" d
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . _8 S3 D9 F; k* k& t7 a% q
  11. }3 E' P3 H% T0 S' |; s# n4 d/ V7 }+ v
  12. 。。。; P, B: S4 i# E( d/ K' 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);
    % Q! m0 M8 K; i# j( X5 v5 o
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    : W2 A2 r9 c# ?6 N! P& O# ]0 |
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;7 g: \8 O' p/ b8 c: b( @' S" ]5 x' C
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    8 J, e$ r) ?5 k; i
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    1 u7 x1 |, L# }1 @4 N
  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;) e/ B2 [: Y8 Y% i5 T3 V
  2. pthread_cond_t pct;4 D* ^" j+ E7 Q
  3. int main(int argc, char* argv[])
    3 }/ r; \" ?+ D  r$ m  o
  4. {
    : t: Z4 a% y4 w
  5. ...
    + V6 w: W4 `, h# Q
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);7 i$ i+ x: }+ |2 [
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);' X0 V. `4 R3 O4 ]: I* V# ~) j3 b
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ! ?3 `9 z/ i) j
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    0 C9 Q" d3 j  m5 p* @
  10. ...4 h% f& z: E5 A
  11.     while(1)
    # b! ?+ i7 \9 _" k+ g8 V2 E( {
  12.     {7 U; U. D( L" [
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);1 A9 f" b$ F% c
  14. ...
    0 K' A/ I1 W% @/ I' u  y3 n3 ]$ P6 P
  15.     }
    6 g9 G' P* g! M) C8 }
  16. ..." i. y$ H1 R1 F8 }5 O) 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;"># t! s% ]9 f/ x! D
  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" \
    - S5 ^- H. C  y& n3 p! u7 v
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
      }# N; y- M& l" }) a( p
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \7 r" Q5 [8 W  N5 k; M! E% S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \# f- {* b. L; `) ~) x/ ]
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"7 H7 r* V7 A, l
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    " S7 L; p2 U3 d! ~2 V! }
  7.     printf("preparing header\n");
    + [  |! y7 u9 _' C8 ^
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    4 ?' p% q8 z& z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \9 S* x" M: @, T9 ]' A2 N
  10.             STD_HEADER \
    * d7 v9 j  b! A' ^& ?  Z& b3 S0 |
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & `/ u! I, u& [& n
  12.             "\r\n" \
    ( [2 \, r( u. p0 \: T& `
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! T  H. |! O& R% A% e' b) }) _' G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " S. G  N' \7 f0 Z
  15.     {& _, B8 k6 [! p& ]; m+ U1 L
  16.         free(frame);
    2 f8 T4 W. F. p2 p( C. d
  17.         return;
      P! O# I" `& Y7 a+ k1 }) C$ u
  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" \
    9 z: H6 e) j& W, {
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    2 [* @" H0 t- h7 a$ K
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ; e, F. O; D% R$ ?. ^9 L. s# @
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);7 n' w4 s+ R- c" `* x+ m
  5.         printf("sending intemdiate header\n");% V& s5 k$ m% Z( O/ |/ x8 n
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# h, s& y9 _/ I2 |+ G1 A
  7.             break;
    ! b0 f8 G& N  k, ?0 G
  8.         printf("sending frame\n");! t" O+ m+ J# _9 J
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    4 ?3 t1 v: V& A/ J, L
  10.             break;6 _6 i6 w2 q8 I7 b: B$ B; C
  11.         printf("sending boundary\n");7 Z) s5 y8 t) }% g4 `; j& w
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");% Y) F7 F0 l3 b: u
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' H8 {/ _% B4 s- Q& d
  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。

$ h2 @, Y: V' c5 R  S


+ c9 w8 L- g( `7 Y二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
- F1 S" m6 \* o' b% z
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)* d7 y( X& @5 r6 d) p# X$ K9 {
  2. {; ?/ s$ J2 n& K8 m6 c
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    1 \& }$ [! n& d8 ]
  4.     if(*socket_found == (~0)); _/ ~, X+ ]8 M. V1 n
  5.     {
    4 ]0 x; U% F5 L, g+ h
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");( x. o7 a) s" N& s; W3 o( G
  7.         return -1;& P' J: ?* |2 Y( n$ z
  8.     }/ R- O& ]+ Y2 y& N% R( H( }4 r
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    7 p# g, j. u# Z. r
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 j) ~3 ~! s8 m" Q
  11.     addr->sin_port = htons(port);( I; t: O( w& m' A. J  E
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; L& j" C" T+ Q. P2 x' ]9 S5 K# w
  13.     return 0;: q9 G6 s7 g2 ~4 [
  14. }
复制代码
/ [2 s# P, v$ F& I6 F9 W

* k; Q' H) H$ V! c( _# B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:$ o" ~( Z; w2 e+ ^& O! @& v
0 \6 {% `: P5 q7 ?* g1 ?
# u% d8 a+ s9 G/ N/ g% e2 r& X
  1. while(fend > 0)7 v' C) o) ~& f3 Q. x( t
  2. {' p2 S+ y0 H. m2 [4 N
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    * R4 j8 K5 N9 {: u0 j( [' L8 M/ L
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ( v! k3 A7 C4 P. y, ?
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)3 E9 Z+ ~* W2 v8 B5 x3 ^. T* h5 E
  6. {
    8 w& R- S* K, f6 E" a4 ?* R
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    + U, ^$ e" c: G, w$ m
  8. picture.fin = 0;
    $ C! h  c8 {4 y/ ~( H& z
  9. }
    , W6 n3 O3 X+ C: `6 m
  10. else
    / x6 @* ?9 m! L
  11. {
    7 v. ?: U% ]- A8 d
  12. picture.length = fend;  Q6 ]$ ]4 r$ z  z6 b7 _" g
  13. picture.fin = 1;
    0 \/ f1 f' z# f& U6 }  _  f$ V
  14. }3 B9 i4 p# r$ y) X& Z& t
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . ^( o; @8 A" h% U& k7 U
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);: m5 q1 J9 V; y+ u' I( G0 X
  17. if(sendbytes == -1); H" ]. T, L7 g( g
  18. {# r4 O6 M* k& M- j
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      p# [' P  s* V
  20. return -1;" z2 x! a8 H5 V6 O( b; b0 m4 I
  21. }! N, s5 I6 T  s! }7 y
  22. else
    2 [0 F3 U8 w% M  B
  23. {" U  O* E. z- r8 S$ t
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 z4 F" s, T4 Y# ^6 v" F  Z% ^1 A- f
  25. }  X  X+ z- S7 [3 ^: ?! O& F& D' P
  26. }
复制代码
5 D9 `  ~0 m; c( b: m

0 V2 E! {1 X+ I+ x  _

; A* Q/ E6 Z  ]- Q- q

* p+ E7 t8 |0 M! f7 z1 k: c1 CiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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