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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 " a  n6 q4 l' Z: N

/ P5 D) m& ^9 j


; [3 a2 ^& k  J3 x+ h! 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/ B3 g& k  o+ A# O8 e

+ J, f4 ]4 O) q0 u* 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。

/ L8 }; L! M( C+ ~# U2 e4 H

$ f7 M' A4 h4 t) t; Z% M' o4 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。

    2 k/ ~/ S* c. l; N9 D2 `

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。

. r& q' k3 D. W- p5 p
一、HTTP网页服务器# d7 d+ e7 W4 k% E

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)% d  ^) `- h/ o' F/ _" X7 @. `
  2. {
    2 d# c  ~- s2 a6 w. b
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    , T9 s, {# _$ g; p$ i$ ~9 @
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + k0 Q3 T: J: t
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));" d6 c0 V8 i4 B
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;, N( ~: ~$ Z+ E) r* b( y% V
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ `% E2 t- U, j, H
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    2 a7 A& @7 ~% a# ^* b
  9.     int ret;' O7 K% g& L  R
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)/ }. v- D9 q2 A# o7 |: ?2 T
  11.         {
    3 c3 j( r8 E! y9 J' P0 p
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / v5 C8 |9 D' L! @
  13.             return -1;
    % P, N0 M$ I3 _, p. }1 F4 e
  14.         }; K1 n5 U2 A7 x5 @) ~
  15.     int on = 1;
    ' U& F& ]/ i% B) J' b+ Z  Z
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / k, J0 g% i7 s! e
  17.     {3 F8 t& P. ~9 R( s' R
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % j8 a2 J' r2 D) M" Y( @+ L
  19.     }% b) v9 ~: r" W9 K9 ]
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);5 r& v; v9 a2 a) O7 B
  21.     if(ret == -1)1 [9 f$ w. ~5 u+ S
  22.     {' @( `9 a3 k$ U: i
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 q+ f' C5 j8 p9 U* ~5 G; ^
  24.             return -1;
    - F- r% D6 A/ ]% o+ }2 I; x
  25.     }
    ) S9 Z7 a) {0 q% s
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1). B2 y2 h6 X/ s- `. |/ X
  27.     {
    " ?- R% P5 P& y* W$ S! t5 C9 T
  28.             printf("Listen failed!\n");8 W+ L; ~  S) j) [  g+ I( J6 `) s
  29.             return -1;, f; l. b" x! p) f" t
  30.     }) u8 Q5 ]3 t$ W8 V( @! M
  31.     return 0;
    % m' g' Y% h' ?) t4 j
  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);: p1 R* R4 S; k1 J5 o$ V
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    & z% M3 _& k% g% |3 ?
  3. {
    + e& O" K# H3 {
  4. 。。。
    + J& L8 U! Y0 A$ i. \: {
  5. while(1)
    , h/ U! M/ _+ J% a
  6. {) Y. `2 b* \5 H! W. S3 i- @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    . r" S5 {2 @6 S$ h- \  h+ c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");$ l( `( E( w- S" O, H  ^) S6 v/ P
  9.     。。。/ ]6 ~; z) A8 H! b: k- M
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ J- `" X7 @- q/ F3 r, W6 g- P
  11. }# a$ x8 m$ L( t9 e; ]4 ^. E9 A8 \
  12. 。。。% q* K; ~/ Y$ e- f+ Y3 U
  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 H- z* f+ B, A* S
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    # }8 S! d* J) i
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    8 E# r4 L. F. K. `+ y$ v
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;3 {/ ^% }* J3 a7 C. z; U- R
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    3 j! D6 @# h4 g- i/ A5 O/ w5 Z9 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;) i4 `5 H7 I* H  M
  2. pthread_cond_t pct;( s0 j/ @7 U+ G0 J4 }; S% u: s
  3. int main(int argc, char* argv[])
    1 W3 i7 q! V! z8 y0 }- p/ m) W' o
  4. {$ h7 g( V4 t6 ^6 v
  5. ...
    % ~7 e; |- X! S! A0 W2 Y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);- U* R/ m1 C7 d; K% [( S9 U- S
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    % A3 x! v' B  v6 K8 d
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);  _' ~3 a1 {! h( U) G+ c
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    9 _3 E# G, y, ~/ m
  10. ...
    6 K: C( Q: m- [; V# P
  11.     while(1)
    ; |: J. h- s0 |2 K+ S' H
  12.     {
    % I. @- I& M' j
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; D8 S: k( W3 I4 a; G
  14. ...
    : D+ l* s! L% C3 r: B
  15.     }9 j2 u% T! q* w1 F, N' U
  16. ...
    ; w" i. s& W" e  w( J/ 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;">
    2 E) O& g% N/ K4 M3 R
  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" \
    9 F, l1 W: U# p
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    6 g% G" D6 R  f+ f! l8 l
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    8 v* N! j# d: L3 w
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ! ~( H4 [" j, W" n  |4 \
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    - |$ a% h1 r" \. L5 Q) ]
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"% L) n. g" B* y5 ]4 i
  7.     printf("preparing header\n");
    ' V& w( B( i1 C
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \* y% E6 o/ N+ ^' `
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    0 w4 d1 a7 w* M; m7 b1 N/ }
  10.             STD_HEADER \
    $ z: |5 l! c+ X
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 V+ X9 H6 w8 O& P$ G" v7 h& {
  12.             "\r\n" \4 e* \4 k7 W6 [3 x. _, X; R
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 w8 H! C, V  O4 R5 K" |- t
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' e- c) X; q" C( [
  15.     {
    # Y$ l8 J5 r9 `
  16.         free(frame);, Q* F- A! b: w. b
  17.         return;  j% l# L, M" |$ U4 I6 X# o  ]6 ?
  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" \
    * F- D; n9 k7 k  v& p
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ) q. v/ Y$ u$ ?
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \1 y, n! O: P! Q5 o) a, ]
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    9 F! F# f, B6 `  W" j+ P
  5.         printf("sending intemdiate header\n");' f, K; [, M0 Q
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 ]" q4 f) s1 O1 B; e+ A
  7.             break;
    6 F5 Y" N( ?" R& t) I" o2 k
  8.         printf("sending frame\n");
    1 G$ Y: l# m, h0 t# J, K
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    2 a, A4 {9 |; B$ O7 W
  10.             break;" V. c% R$ M( }% F5 o) {% v( i
  11.         printf("sending boundary\n");8 G" g! X! m) {" s- v4 ^: [+ S
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");: A% z. K6 ^! T
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# |! M7 i$ U! Z7 n
  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。


- x: B( S4 X7 A2 Z

8 ]( a- v( N3 r" M# o' s
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:3 t& R: ~2 P5 Q1 o! N5 n4 @0 _
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    * c: z. v  F! `4 T! C3 E: [
  2. {
    9 m# j4 R5 l7 U% q4 Z6 h- C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" x/ F/ K! Y- P& @: ]% V: h
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ) G8 U4 J( @! d- E& C: n7 x9 }
  5.     {
    . K# Z) f4 X% U& Q7 R
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    % Y" v' ?4 Z! z) H! B9 P! j
  7.         return -1;% f( F. a/ r  @
  8.     }
    0 P$ ]) V6 |" h$ [* M8 b, m
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 W/ h4 N8 _4 p: p2 o  Y2 {
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 P9 x$ w& B+ X$ l$ f) g4 y
  11.     addr->sin_port = htons(port);" n0 N' T( x8 w0 `" ?- Q9 I. L6 m% {
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);* l5 K0 a" R# x5 U
  13.     return 0;
    # l& F" H3 j, l4 i$ U7 z
  14. }
复制代码

% [5 a0 M! a. q! K' c/ c! e7 i6 {* Z1 j; |
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:
  I5 j1 O0 m6 D; o5 `- `% ?+ `7 s" R6 r& y6 _
7 n0 d8 [1 |, I+ i7 e% _( U; |
  1. while(fend > 0)5 E. d, h8 ?  S. a$ ~+ F' V& z# O
  2. {1 R# N3 \) v% f' R' `
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    # z2 E& }7 _5 r! J
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);* t8 M5 R" X& r  B7 Y, S
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)1 v9 @5 a% c7 W6 s* ^
  6. {
    6 r% z- p* t! c# s4 h7 O# s; u
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
      }8 X9 Y) L3 r/ A5 a1 V
  8. picture.fin = 0;
      q' b4 B8 |( i
  9. }
    0 J+ y& e& `$ e4 ^$ D# V2 u& ?
  10. else
    4 R& a) [& l( ?/ X. B( y' w$ o
  11. {6 c) @( g! ^5 Z' t. [
  12. picture.length = fend;+ j9 c& e/ E, h+ ~& F
  13. picture.fin = 1;
    ) Q$ G5 \1 P" }+ E
  14. }
    / M* F. ?* z6 H' ^! X: Y  t% x
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);& W, r; |  c9 y) S0 i8 k
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + H/ ^3 `. l" s0 }2 }7 \# N2 ~( n) a
  17. if(sendbytes == -1)
    1 W5 P/ u5 E* B1 W7 h7 _
  18. {
    + u9 A; R. ]- c! z
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & f- ?7 e' }4 l+ b. F/ \
  20. return -1;5 t' N: A. y# @$ G5 C& y9 V6 X; H
  21. }
    ! C$ \( V' n1 g3 S6 a
  22. else9 o% {; k$ x* v$ X: D( x
  23. {+ J9 y+ U! f; F0 s
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! B) h% j, b8 G$ v" s* q
  25. }
    8 s. K9 v& `- ~" w
  26. }
复制代码
* g* P$ w; ]# z+ W6 z' Z
: o5 P& W  {# u- @6 I1 }: p" n

& h4 q) y4 z/ L% R
* l1 b8 \$ G! E! B0 N
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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