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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 0 |5 ^' ^! o6 {* _$ T) D% j: e

2 `9 E% Z6 a9 L) s# |! B5 I5 s# \& `


! x+ ~+ x' {: U& ?! m* W* H

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) q8 A- X  @4 o
0 Q5 j4 b- C  R( R! k

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。


( F  \, p6 [) A, d


4 o" z6 i! F; ]2 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。


    - |  l8 y- O3 ~

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。

. t6 L7 U* O1 W- |# L+ w
一、HTTP网页服务器
2 L9 a# B$ X% X! L; M4 p  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)' w: p" M% T9 L! V
  2. {: m9 P1 v$ ?8 M8 D
  3.     struct sockaddr_in servaddr;  H( D+ q+ y* F3 p8 H
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    2 G' @2 |- @9 `' r' }1 c* x
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));" g+ T0 N' N2 o" T
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% t; ^6 @3 F; f8 K& x9 d2 L
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . i: J% w: T* e- K
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);9 `8 j- @! T* |2 E) u5 D' p" j7 `
  9.     int ret;' V, e& K* y5 \
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)" ^$ Q1 |6 I1 g" ^  k( b% x
  11.         {0 N; [1 P! L( B7 |
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ H1 o6 d. \9 \- l
  13.             return -1;; E/ {% N# |' G, x& L& v
  14.         }
    9 ?* t7 L5 T, m" L. ]. c. ?
  15.     int on = 1;  \7 d" {* i) ~: V& c
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)* S& L7 a/ l2 S7 g3 [
  17.     {! o" d( w- R; b8 _, G/ `$ v( E
  18.         printf("setsockopt error\n");
    1 N. u' Q3 ^8 w7 R7 P$ `
  19.     }7 z# L6 r% {1 k' h) S0 t: K
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : E  J0 l& K( }' i5 D! H
  21.     if(ret == -1)4 K4 d& m% W$ o8 ~
  22.     {- g: @8 N/ ^( l; A
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");' z- ~2 v3 g$ r0 `
  24.             return -1;
    ; y9 I  Q0 w; D# i0 G7 F% y9 q
  25.     }
    ' k8 ^! \7 f: c3 D
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * B2 n# n1 X6 k5 T9 P! S' Z( H
  27.     {
    # K1 F' k  l+ x& E8 {- l2 n7 r% e7 _
  28.             printf("Listen failed!\n");
    2 u7 P3 _$ h8 {
  29.             return -1;
    7 |: o# b; ]8 w
  30.     }
    $ a9 [$ k# k, d$ D" W$ Q' D( d/ P
  31.     return 0;
    ; F% z! L. F$ c/ N9 I7 P
  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);! h; ^/ h7 H% W# _/ V  c! j
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    " F* @5 t1 E9 }1 I% A
  3. {% w6 r2 b$ Z! s" v. n* y# v% M
  4. 。。。
    $ u6 G$ f4 H2 s' D. b5 e
  5. while(1)
    ; R% T7 C) g) \5 `; f
  6. {
    6 W9 b: U- A* @' ~  q% c: @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    $ }# ^9 ^2 N7 i4 a5 i" n
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    1 h/ g# e5 }$ d. v7 i* R5 W
  9.     。。。1 c& f4 b  N  M' i) K) S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);) M, {: |* J) x! x' Z" r! f2 X- G
  11. }
    : b; d9 \) v3 N0 A7 G( X) o6 Y8 }
  12. 。。。4 o# h: D0 d: K
  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, l- u( F5 l/ a& x
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    : a. ^8 H" q, T9 R9 I
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ( x+ T7 F! A8 S( s3 I3 o" @6 D+ H" L
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    3 e" b0 L' L( n
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    2 ~  k4 `; I' V" {, L$ O* T) Y; `
  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+ x1 h  G  \( Z
  2. pthread_cond_t pct;
    3 ?  k8 n) A0 b
  3. int main(int argc, char* argv[]); W7 x4 C( f9 P. W, G
  4. {
    ( b. t5 O/ ]3 _, _$ [6 m
  5. ...
    : Q  l/ }% v3 v4 ~& G- S9 A# _
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);6 U6 J: Y5 N6 D  n4 `
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ' u* u/ h) \( ]+ }0 n' V; K: N- ?
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    7 a" h: x' C! z- `) D2 M
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    . X  c, {/ i/ R# E' i3 C! u4 i+ w
  10. ...
    ' a$ c6 ^0 ?5 v2 L9 {
  11.     while(1)$ o  `9 F8 `/ Z, [$ Q' c
  12.     {% i9 n5 Q! ~% g7 x" l- m
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) G. T$ M  ?0 H  y/ N
  14. ...
    4 f0 X6 E; s; C. c4 f
  15.     }
    / d+ A4 y% n9 `1 |) R* X$ e
  16. ...
    * G. x* S% t6 i" Z
  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;">& y5 s# Y0 X  I# I% O
  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" \
    + ]. H* `2 ^0 a& B. ~
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    % R5 O1 }6 @8 N0 x% l3 p. s1 v4 |3 m
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    / @" t/ G0 h- N! e( k: X
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    4 p. G$ @  \2 b
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"3 `( {1 L. @. O* k( \; }
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ! f& Y' q$ H- r' R; _
  7.     printf("preparing header\n");
    , f# i! Y% s$ h$ k8 v7 y, ~7 \5 A
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ' }" Q# C/ m' S' X6 K, Z% {
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \: j3 K1 i9 U5 k7 z: Y- ]2 E
  10.             STD_HEADER \' E- G* u* u8 B) [$ i
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \9 d6 {1 m5 g5 `& e
  12.             "\r\n" \
    4 G5 R9 W6 F/ c2 o6 x8 d
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 {3 w: z$ J; V" n$ q: G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). o" q0 }3 z1 M, ~
  15.     {& A, ^+ W( k0 N( h" B7 C
  16.         free(frame);5 G' N- x8 A3 b. U3 L: D
  17.         return;) |1 R' R" F$ @
  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" \( f3 k7 i3 y9 n. N$ m
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ x4 s# Y: `% n' j  N% M! U2 {
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    7 O& u9 h" N. {: H" r( b+ c! e
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);4 J; {9 g0 i1 e3 h8 r
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    + J7 V6 D2 u, P( U& R& v
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + p$ [0 M! j5 I/ T8 \# e5 U
  7.             break;
    * C7 S/ a0 R) j4 f
  8.         printf("sending frame\n");5 M5 \' v- F! Q5 q' o3 S9 e
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    / c9 y7 Y+ ^: v
  10.             break;/ W  C- p8 j3 Q
  11.         printf("sending boundary\n");. T  I1 Y+ Q% h' m: V* m1 z- i
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, \/ C' j: y7 a
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ b/ f+ x2 A; @1 h) d9 q+ y
  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。

% ^' }+ U( U. \3 V" E! L: K

; g" U  n5 ^$ W9 f5 A8 F
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) @" _; J! r) B/ N
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)" W2 z8 z1 k4 [) u; J
  2. {
    ' j; ^; x5 w; P9 a, Z) l, A# a
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 h7 g4 ]; f4 `% j+ d! c
  4.     if(*socket_found == (~0))3 a. S. E$ t. H" s
  5.     {
    6 @. _* w+ B* e; f0 E" ~' z, V
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: u4 c: |9 S3 M4 E1 k) v& O& p
  7.         return -1;3 K4 I5 f$ M0 x; e9 O
  8.     }* x1 J7 _, o$ E9 m7 N/ E
  9.     addr->sin_family = AF_INET;( C* ^9 f, D8 s# g5 @* W
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % H& \( C) g6 h3 U4 v1 x
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    * m2 U! f4 O  C3 p/ y4 G
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);- |3 B' R; E% k+ Q5 I
  13.     return 0;$ l4 g$ m5 [: C' `9 S4 r; y) s
  14. }
复制代码
8 k; Z- s- Z3 `% [; q4 R$ E% l: ?
* D3 g5 ~, 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:
0 g# \' o7 ?1 M. w0 M2 M
5 ^7 R, o' w7 N0 L. U6 K+ x0 y# N( F- `* P4 Q
  1. while(fend > 0)/ ~" }5 G; Y+ i" q
  2. {
    # R' F- |) h9 x6 l  v
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));% j( o& B, y7 y  d) R# G/ H. [/ U
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ( \  S& ?5 X7 P, h8 r1 ?
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)8 j, e0 Q7 o5 B2 Y4 ~4 p
  6. {3 w# h3 O6 ~( C
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;8 O9 `6 h" D. P+ [- h
  8. picture.fin = 0;  |% g. X; Z! d
  9. }' @* f) q( |7 G# I# F2 I
  10. else
    ' n+ x2 Y8 X7 N" D- H+ ]% u# n
  11. {
    , a- w2 D% r! O- y
  12. picture.length = fend;" j( S6 f) t2 E: l" t
  13. picture.fin = 1;6 o  v( Y, V- Q+ z/ u
  14. }7 G2 r3 T- |! Q8 B4 C7 y( f) D
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ! U% c; M. x2 N9 c8 K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + U4 t3 A9 Z" G' y6 \
  17. if(sendbytes == -1)0 a$ ~8 Z9 m- l2 r9 L8 P" n
  18. {; }% C4 |& H6 a; f2 R' x
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");( \1 A9 x) o- n& r' R% t/ |! L2 \6 H
  20. return -1;7 Y( ~/ s: L3 I3 [3 t: x2 g
  21. }1 n1 Y# r/ ^$ f4 A+ j
  22. else0 A2 L. X4 q0 E" a5 k  s* o
  23. {9 o' V8 ?0 R! N5 I" Y( b
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;4 K$ F* D  b) d# r$ M7 M9 Q& c) {
  25. }
    2 s- e7 W8 ~3 S5 S
  26. }
复制代码

0 N) y# |3 j) S( h5 n2 C6 P, n# F9 V/ X+ Q/ @, g9 Q


- z8 R5 T+ b! \6 G) N- X: Y0 ?6 t) F# M" D
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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