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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! G" [# ?/ `7 y
8 G7 u3 v+ }; K- x7 e! i1 c$ M/ i/ ]


/ y. H. T: n" ?$ q7 h/ v. I3 K; k

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; {. D9 X0 c6 c
, ?1 m. S% Q* O; V( ?8 W9 p8 z

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。


- [& y0 U! X# B% y


1 m, J% E7 N3 F3 D* U! K: n/ x

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。

    " B. I/ V# |$ X& g* 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。

; N! T' a; K! ]9 R1 q3 D
一、HTTP网页服务器! Q3 K; e: `+ K! t7 N  ?/ p+ h

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)! _+ i  w. g2 g  }- `: {" n1 r
  2. {
    $ {% s+ k3 `+ q5 u( q
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    2 I; T6 F5 A+ D6 B/ S/ [
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);  q7 t$ y0 m( |4 y7 U
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));. I' I( Z3 k: p6 L  _
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;" l2 Y/ U6 X! Z% q( `9 p
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 }8 }8 z# a* ?1 o
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);- H8 x' n! _8 ]
  9.     int ret;
    # B1 Z$ j. p( E$ Y! K9 d2 o' W+ w
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 X: d6 l  v( \5 N* X! w7 v
  11.         {
    3 s# _( c0 A5 r3 Y4 a) S! d/ b
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 K$ h# B! _. `0 W- G
  13.             return -1;% \# Q2 P- _* c$ D$ _) s+ u
  14.         }
      Y, J% n( w6 ~- R% F  P" `9 m9 D
  15.     int on = 1;7 T4 b* \7 m7 [, A% t# M6 e1 \  [
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)9 m( I+ r/ K1 ~; c5 e* _7 _8 z$ R
  17.     {7 Y' R; y, c* r. O, q( r6 M" t
  18.         printf("setsockopt error\n");, _" R. q+ u) [8 c6 a
  19.     }! X" o. ~% \0 S0 K7 t
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);1 K. R: w' ?9 \2 ^/ i
  21.     if(ret == -1)
    6 Y; D" z) F4 R4 [/ Z7 q* b6 K. g" s: j
  22.     {$ Y0 @, x  e: S
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");+ S/ p$ K2 `6 K$ h
  24.             return -1;
    + i8 E- r5 e, d" f  r
  25.     }
    4 X: {1 E! W9 n4 B5 l2 C# ^( c1 j+ M, j
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)$ k( l$ j/ G! Q8 U, F- h0 Z/ _
  27.     {
    " I5 a. O; x$ |6 S% `' X
  28.             printf("Listen failed!\n");
    " {0 c6 F- l( T+ n+ T
  29.             return -1;
    4 P( q) t% D9 q) P9 d
  30.     }+ k0 h% ?! k: _6 L* t3 K+ T  P5 V
  31.     return 0;
      c7 r/ V1 ~+ X! \# z
  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);. i/ M8 c$ n  v3 B. e! Y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    * F6 k3 E+ M6 E% N7 y# `
  3. {
    & Q. Q/ s" H) {, h7 r5 s
  4. 。。。& M% h( O) `9 R
  5. while(1)' |, ]# |& k, V6 @
  6. {
    7 V* C) S! n* B+ K, Z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    " u4 |2 R8 x: f$ X
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");3 q1 V7 O9 w; N2 u0 Q  P& r5 n
  9.     。。。
    - z, M1 k7 t' F4 {4 o0 Y
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);1 k4 K- y3 q4 Q2 O' z7 e
  11. }. L2 ]  L4 h# n* U
  12. 。。。
    : `9 N  z$ R* B5 Y) q+ g; W
  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);
    $ w/ X: r; e+ N# ?5 T
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;  F  Y0 ?* @/ [- _' T9 F
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;% H# o& ]& L% d
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    / o, F8 F' K7 N8 C+ t
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);% G" a8 e0 c( M2 y1 F
  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;+ t: y6 M8 I7 [# w9 a4 [* ^
  2. pthread_cond_t pct;
    2 X/ W1 {$ p' |; ?
  3. int main(int argc, char* argv[]). L" ~' b* ^( o/ u3 k% h% A0 \
  4. {' D0 Q( K3 x; f
  5. ...
    2 C1 Q: h" ]" J1 B
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    : }' Y, P* l, m5 H1 J5 g
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    / j" A# |2 S8 R) P$ i
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);. a% ^* X6 L, s" u7 t& z7 ^( u* E+ i
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    # G, P2 e: p1 o& A2 e
  10. ...8 {; T- j1 y: F8 s+ c2 N
  11.     while(1)
    9 H; ]: w9 T! T" v9 \# K
  12.     {
    1 t7 _% |3 {/ A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / ?" t$ Z$ P: h% i
  14. ...7 o' e0 d5 Z- A, u. k+ [9 h
  15.     }! ^  A- v0 ^8 }* A. y
  16. ...
    + Y1 m# a9 x2 N7 _. t! b' 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;">4 D. V! ]/ B3 C, B
  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" \2 \5 g- u! k: B
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    # N7 J4 t2 l  V7 s6 ~
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    7 r+ i1 Y- ?2 }$ D* z- Q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \" z2 I: f1 E9 I$ ]
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  @2 q6 r; w+ R1 O
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"8 U1 q( S" b4 C% C1 M+ m2 T' p7 p
  7.     printf("preparing header\n");
    : a* W, M/ p# ?* h( h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \" Q2 i7 t2 F; j, D% }% k4 ?& W
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    7 Z' b) q0 p5 ]( V
  10.             STD_HEADER \% h5 }1 ~' C4 z$ `2 r$ }4 Y' `# b
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: y# T7 U* @% j& l1 X# D
  12.             "\r\n" \, g/ ~. b* R: k- d" N+ B
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");- j- P! ?0 G9 w& C+ A7 a2 g
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 o4 J4 y  _& N
  15.     {' x$ b! o" w6 B9 X4 H+ |, M
  16.         free(frame);
    1 G' y- x) @& Y1 y! p! |8 V; z
  17.         return;
    . E' u9 b! Y  Z( S
  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" \1 h+ T, L0 x1 ]8 ^& [
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : Z$ X- [1 l5 s) m, P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    % ]* ]0 E8 Z7 ?, d. P3 L0 _
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    4 d4 u( \% e% J6 w% M3 j$ v, [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 O2 W& X' h. x* o! u# n6 T
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # V, v- P7 ~! |
  7.             break;
    1 R. n9 K& W, P$ A9 ^( u
  8.         printf("sending frame\n");
    ; D' f! R( _  B
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 |, W0 H) Z% ~& k; i
  10.             break;
      e# T' @) [4 d
  11.         printf("sending boundary\n");  ~) J3 N& b. Z; g
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . U8 h/ B+ t# m  k3 E) ?& {
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 e5 a" l2 W8 r$ i& ?' ~! q7 [  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。

& N  X( M  a. }7 M3 a


  V; |2 ]- P  p9 ~: L* ~二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:! q9 b% Y- p( `4 G! D- u
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port). _. b$ Z& L/ }; f. W; h
  2. {
    * c: g2 a! \' Q0 k5 x
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);# j5 O) c4 W9 |! u0 j
  4.     if(*socket_found == (~0))
    # a5 \8 }: Z% V4 b$ L
  5.     {
    ' h- Y; T5 ]" G* M4 |
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");8 O* |5 P) H3 W' z& |5 g/ f0 s5 n0 _
  7.         return -1;2 _+ U  u7 X! R. k. |
  8.     }4 t0 \$ s$ g0 l0 Y8 I4 j1 ?# i! _/ k
  9.     addr->sin_family = AF_INET;3 B+ Q8 ]. I4 J8 [' z1 h# J/ D
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; E8 i- m- X* \
  11.     addr->sin_port = htons(port);! {4 F' i, m9 ?
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);7 a3 r2 O2 }2 k7 V
  13.     return 0;
    0 L. c' K8 w* M4 `% T+ L
  14. }
复制代码
& `& \: f' o$ W- h2 D

4 C, ~. T* O# N4 J1 ?7 L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:: U' i, \3 a: U' X) V

& }. S/ b4 A/ ]& y  v$ k4 Y- t+ [- O3 T
  1. while(fend > 0)
      w2 t! d( K0 }. U) F; i
  2. {
    ) P' S/ r, O+ |" k8 K! i7 y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    * d' D7 C8 z) K5 y: t( w
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    1 T- X. R6 T( Q" ~# k; R
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    9 W5 Z- b% Q, A! U
  6. {, ]& x$ F0 Z0 d! E' R
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ; v8 X( t4 }8 C8 |& s
  8. picture.fin = 0;
    * Y) g' O. P9 }* V3 w; b. M
  9. }0 ?* O. Z3 E& x
  10. else
    # @( k2 I2 I! J% Y) S. p$ e
  11. {
    ) S; k, ?" z8 }, y. c5 K$ n: N2 _
  12. picture.length = fend;
    , v/ T# ^. y0 \, W. a* q
  13. picture.fin = 1;( }3 X4 z' y! u( x& g9 }& n) b+ M
  14. }0 H# e! N; ]6 n  x
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);* m8 B  c' L+ A  k
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);0 i& u8 C+ ?/ j0 Y% M  S
  17. if(sendbytes == -1)( N! Q% x2 N- U: V
  18. {
    & J5 M& P" _# J
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");" o& F3 [  `1 p% J
  20. return -1;
    4 n' w; q. w% n6 l: C
  21. }8 ]1 D0 S" j$ A. D& C0 P
  22. else
    + {- v0 D2 U. ^
  23. {2 H6 H# B6 ^: j
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! Q# e/ v9 R' M- b# B' {
  25. }
    / ^7 P# H, ~- t& M
  26. }
复制代码

5 @3 X. V5 g" P  P0 q& x4 b3 ?! c


( }8 l/ q, y7 N! Y) o' Y: D. }( y( [) b
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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