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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
" ~& U# @% @& c" B) A: w
0 @% c  h& `/ n


' y" D1 y$ ~, v! b4 _1 v% W: M

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.html7 W  S0 o3 s' ?4 F

8 ]1 I; j; F+ X) b" 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。

) b7 `. g; s' \( A) L) F3 O2 s


6 s0 X6 b5 ?- x7 ]3 `' y) K/ p% q

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 K) l+ g* a/ N8 a( o, I9 Y5 Y

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。

7 E4 l4 v4 {- t) X, p0 |
一、HTTP网页服务器. {! k& j( K/ y6 h1 \

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)  M* W/ c3 \6 V( _- a  l
  2. {
    5 o! c) p6 H' A7 W
  3.     struct sockaddr_in servaddr;; w+ N; i8 F* z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);( ]: p3 `# V$ \
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));9 x0 R& b, b" d5 P
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    1 D* P- ~" j: C6 q. F
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) y! k/ O  Y: b
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);1 C  ?3 M2 K4 z1 ~3 x1 _- H
  9.     int ret;
    / o% V( D$ k% m3 ^# I0 C( q) _
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 C$ u; x+ u; ]7 U; O
  11.         {4 W: [# J4 q+ Q9 y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      R) ?! p& M4 D/ {# U) r
  13.             return -1;
    7 _% v% J  u1 @0 _, i
  14.         }
    " h: |" O3 |; v' ]) V% @  H
  15.     int on = 1;
    7 h6 o" g0 b' _! j* X. m
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)0 i# ?4 g, m4 [* q0 E: b, i, N) A
  17.     {
    $ ?8 K) _: n4 R& @8 L- w
  18.         printf("setsockopt error\n");
    # P+ }2 [6 [2 E( e; `
  19.     }9 F6 o4 O' U8 J. _. F$ j& U) X, a
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);: a8 }7 V, o: `  x+ {/ _0 i
  21.     if(ret == -1)
    & r# N6 h9 H* v4 @* _1 z  z
  22.     {
    7 m/ D' ~- _( E% Z7 ]  ^
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");" Q8 h! Z# y* U6 e8 U
  24.             return -1;. u  p- L' Y; F  i  T
  25.     }' i1 b- M* \2 i: ]
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! g: y6 c  z8 D# x
  27.     {$ _2 x( |/ T9 [+ L
  28.             printf("Listen failed!\n");$ e8 i+ c) r8 K) T/ i, _
  29.             return -1;
    # r! g9 O2 W# p& z
  30.     }
    " j1 a) s, z3 f/ e4 T( v9 w( d
  31.     return 0;
    * `& S3 L' \- X2 K# `6 J, u+ m
  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);
    - T0 E1 V$ r! z9 s! w
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg); Z' L" ]1 G  I% d- h/ t
  3. {9 ?) [) V3 F' R9 Q' I* f
  4. 。。。9 ~9 H+ h6 H7 K  o, c0 Y8 b/ O
  5. while(1)
    ( K4 O8 _# S' d. _
  6. {2 }4 z  o4 Y0 v/ I* b, D
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);9 o7 x% B# d( [3 d8 G0 M  ]+ N, d
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");# I; a- E1 c6 ]  k
  9.     。。。0 {* k+ Q; V' Z8 L/ o. ?
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);/ m  m$ x  `  j+ Y
  11. }: v- b$ o3 J. p9 }3 J3 f
  12. 。。。
    + y/ e, {9 a: ]0 w7 n: ?& A
  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);
    7 K9 C. |" |9 `2 @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    9 {5 t& Z; f" W6 f( E8 c; S
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    5 K: @- \3 b$ u( _8 ^1 ~0 k+ E
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    0 R, m- w( J' [+ h2 v' Y, _3 O
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    : ^4 C* C+ h! h. S# i
  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;( M3 c: B) {* G+ p
  2. pthread_cond_t pct;' S3 u& {. Y0 t4 X
  3. int main(int argc, char* argv[])8 ^9 i; R( N2 @- M$ T
  4. {
    2 @4 I4 m& u& ]5 W( g# U
  5. ...
    . P8 L' _  V! X( e
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    3 A2 q2 V/ I$ u9 L9 }
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    $ N3 G; z1 Q* i7 f" a' P
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);3 B( ~: e2 w' y! X' _% ^
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    9 h  n8 \; [% c
  10. ...
    " m5 P0 a" a2 w& }  v* y# i- Z
  11.     while(1)% E) \* u4 ~9 u; U; f
  12.     {
    * R3 i: {, W  Z. p
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 o" W2 ^% _9 z
  14. ...
    , K. t6 i. r, J7 s& i8 v  |
  15.     }
    7 |# J# a! I: q
  16. ...
    & W9 _0 K/ d$ c+ ]/ }3 l
  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;">5 \  ]0 A' ?8 |6 ]+ X
  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" \
    / J1 ^" g6 h( o* V3 M" w
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    & D4 E8 l# Z) B7 }& v- t$ b
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    1 `9 P1 Y$ r& |% v
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) e1 M( ?. M" e/ s4 }
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    5 u1 C& Q& l( S1 y) Y5 n  z' A- @8 S
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"3 `. T: M4 @% Q- x# g2 W
  7.     printf("preparing header\n");
    ) r' t& e& V" z3 h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    . A# m9 a" P% P  v( \
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \0 _1 e! N( k* A( E& ^5 ~' x
  10.             STD_HEADER \
    7 f6 `/ x) r( w' Y7 r+ u
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - \/ }- }' E: X, x( E# o
  12.             "\r\n" \, ~; l: c) [! z" ]) H1 b
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( L5 e, f* ]7 }* f0 D, E7 w4 N
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ B+ P' Z/ K1 N! s/ X
  15.     {4 ^( e7 L4 V! I5 B; i/ ?
  16.         free(frame);; h! a9 S( o. d
  17.         return;
    * M; @5 k: I1 ^6 a
  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" \4 O7 N# H7 B& D" m; A7 K( u
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \& D# n  Y6 ]1 |- h% A
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \) r- \( G4 ]( e" ~8 ]0 f/ i' ^
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # _( c4 S9 U6 m. ]4 X
  5.         printf("sending intemdiate header\n");2 c; l# p2 D* O9 y0 c, V
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + e0 c; |2 n) H% b8 Z
  7.             break;
    # A9 L5 m  l' F
  8.         printf("sending frame\n");
    6 j2 w# H& t, ]. B7 D$ `8 k# b/ o
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    " I* \4 A$ s# ]4 T5 ?+ @' R: ]$ t
  10.             break;
    4 m9 {( n* y% [+ n* {2 ~
  11.         printf("sending boundary\n");
    , @7 n5 Q/ h5 L  i) V+ Q2 \
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' P$ L! s: F: k* z# A% {
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); b6 h. K) J& s
  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。


1 O! K% T* @5 L6 B7 J. S* ^0 s

& w/ m5 G/ h0 t8 Y' l" p& x% Z
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:( }+ m; y, v# {; c" |
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): g' F' G" f' a3 z6 ]/ U5 _7 N, l. p
  2. {
    : @8 w# x9 ?3 Z# {
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    . h2 R, N+ @5 j6 c: C- O
  4.     if(*socket_found == (~0))+ g& }; }: J7 g7 g0 H8 D
  5.     {1 z/ u5 }1 ~) f: v& N$ d, O
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");$ C: Z- x1 r+ X% ?8 X8 r  |
  7.         return -1;0 o, G4 O0 ]+ \7 P
  8.     }
    6 k! k& c" e5 N- f2 G3 ~
  9.     addr->sin_family = AF_INET;3 i& v- y; z4 {2 R- P8 L8 O
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 U9 l8 {6 n6 S" U
  11.     addr->sin_port = htons(port);0 m* k) F# T* F+ l$ E, C( H  z  Z5 b) J
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + J3 C  w8 R7 b* Z% R  X& m
  13.     return 0;
    7 N- O9 Q( i/ [1 x. S7 J
  14. }
复制代码
. U, c; X9 A( ]5 S
. @4 ?  i% y* \( b' f
而UDP文件发送则要比HTTP发送简单得多,只需要将文件切片,每一片为固定长度的UDP帧长度,逐帧发送即可:, x) ^5 v5 s9 ]# a( W. B0 w7 J' D
6 |( m9 ~) I. I+ z, q& [0 I5 B
% M- b% ^, C0 c5 R
  1. while(fend > 0)
    $ I) Z7 b7 o) Y: M  U2 g
  2. {
    + t" @6 y: ~  @- c. l; K! u1 t3 V- v* Y* A' W
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));/ F9 o- d( i/ A9 O2 J
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    , ~; K$ s% l& Y9 q4 h; M5 [
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    3 Q% |6 q7 z0 Q0 i5 B( f& |; ?
  6. {
    / h" I8 M4 b  @6 _' P
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    2 S3 ~7 p, R/ A! f" r7 q
  8. picture.fin = 0;
    0 Z/ n9 H3 [, V% `
  9. }
    4 ?' F; v1 S7 L1 R9 {% s
  10. else' e5 \6 t& S/ m8 }" f
  11. {' S7 k% r) c. q( f# M+ C- C
  12. picture.length = fend;
    0 ?4 A" n& Z' `/ a* }
  13. picture.fin = 1;# V! P- D4 _+ d7 Y" |
  14. }; I. f* J* n5 x
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);* l8 o% @7 b2 s) q+ H$ q# l
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      @. `6 V  N9 E# T& \$ J
  17. if(sendbytes == -1)
    : d1 `7 ^" v7 C' B
  18. {
    - @& K1 P( t5 J- ?! N
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) Q# \) e9 |- V; F( j' G
  20. return -1;8 F" t1 ]# l+ i; ?/ R0 f
  21. }
    * m0 J& ]: m% r0 E' O& L
  22. else
    & N, y) Q- ]! O8 B, O; j4 \8 P& B
  23. {
    ' j+ |' Y# N# E9 V, H, t+ ^
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;, p/ y4 o: Z. S6 w
  25. }" v. p& M/ R7 @8 L( l: I
  26. }
复制代码
( L' N- \- \$ e0 o( I+ j" {' L, E
/ X, T4 q4 h7 {. p% {* f; A


* m# x1 I* N: p% P1 w
" s8 x- F" M- ?6 \# m, {( xiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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