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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
3 F& w. }9 {3 ~, L. @& H) a0 o0 T- }8 K. J! f$ X7 q

! Z. G' K" C* F+ i; ]  X

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
) e8 a4 x7 n1 z1 _. M3 e5 r7 I' f! @" ?  G) ^

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。

; q7 {% I% C0 H3 o$ J


- l7 G1 D. }+ y) C/ Z7 N+ \4 ?/ i) F

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。


    0 F0 H& N( u: y0 Q0 j

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。

8 I! [7 r: B5 O$ s+ n
一、HTTP网页服务器
! e2 N  {+ Y6 |( y

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). S0 Y; q" b- E
  2. {
    + g. w0 |: C- _
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    $ L% M0 I# G" y1 ^8 q/ O
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ; |" q: B& X+ Z- r4 Z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));# M8 }+ T/ B5 z+ ?
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    2 l  A/ N+ n( Y8 A# W# [0 A
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; S2 \5 `& d5 a2 I/ }9 l2 ^  v# R
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);, \) ]" g2 a  I  a1 l( i! A
  9.     int ret;# h7 \3 I- j2 ^9 I3 i& g: K
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # A+ H  s  J3 G' P3 N
  11.         {% Y2 _/ _' \: g; R, K
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 X5 X# R* s  H% x, o+ e  p
  13.             return -1;- l8 S1 s( P% Q) h% A  G6 C6 C
  14.         }  `5 E# J( d2 M" j9 v3 j4 F# M- t
  15.     int on = 1;8 q) K; F0 ^4 L
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    0 G- Q- Q  _* U5 q4 n5 \
  17.     {
    5 a' _% c; Q5 e2 E; C. M; k
  18.         printf("setsockopt error\n");$ Z- u! T! _, A0 O$ n- g7 R
  19.     }
      `7 v# a; V; g
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);. _" p+ q$ k$ y& e; q: g1 o  Q9 q
  21.     if(ret == -1)
    - K% z. p" F, {, i4 u+ Q7 a
  22.     {
    7 U0 F; @" i, k& C
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
      j/ D9 @2 o6 b' {
  24.             return -1;
    : m0 X3 ~2 h: {0 k
  25.     }$ P1 a' X# {& u( l
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1), U4 A. t6 o  R+ D7 [
  27.     {
    / Z: ]' Z2 Z: l9 S+ Y
  28.             printf("Listen failed!\n");0 B) a. e8 B+ [9 `3 O5 J8 F; L
  29.             return -1;. W% I9 \; D4 B9 M& i! j
  30.     }/ A) {0 [, K" M5 B3 t
  31.     return 0;* n" J6 K6 D. D' ?: g7 C, V
  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);
    + }) S* u6 Z1 {! h8 \( f# V# b
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    7 b% {0 k* A: Z# A! p2 W6 d
  3. {+ q& V3 Z* ?8 _8 Y6 l6 @2 [
  4. 。。。- l; {$ o, w8 s: z0 |- p1 T2 e
  5. while(1)
      h" C3 s( _8 a' ~( K3 Q% j/ C
  6. {
    ) F! e. X' O% ^' ~7 g& z& H
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    & b  i0 ]; T8 Z! L+ ~
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    , Z" |/ R' S( N3 w: V* {" B, j
  9.     。。。$ E& ]' O/ {% D* l+ [2 i$ H- n
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);& i9 N9 x0 t  V1 A1 M4 g( f
  11. }
    ; h( q7 y- c8 _3 |" N4 K8 d
  12. 。。。
    9 q' J9 y0 m8 U& E$ M
  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$ p+ G7 M+ x5 I
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 Z0 P3 |+ [( W4 \  f
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    + M9 T1 B" ^. R
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    3 t" h5 w" f- F- e
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);, ]( O7 L3 \& _+ v
  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;
    ) k6 k+ v' u0 ]
  2. pthread_cond_t pct;* _& Q) w2 Y5 c
  3. int main(int argc, char* argv[])0 g) j5 N' Y8 }/ f0 ]
  4. {
    # _' }# S2 F# Z( i1 b9 X9 D% H2 a
  5. ...
    7 }; K- P* I$ [+ W
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % X) m8 s& y& Q, M" s$ H
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);" G4 H. O; X- b* ~4 ~" U
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);  J+ ]1 Y" A' g1 P" K3 ], _4 n$ M
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);; `& l8 u' ?. t7 s9 w
  10. ...' d* F! O3 z! [8 P, L
  11.     while(1)1 J4 ?# m1 G+ e+ m
  12.     {# a4 H, `- \/ o4 T- Q- w
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);& y4 {7 l6 x- ^/ Q
  14. ...
    + \) L: I" ^: w, \! p  y) C
  15.     }
    + t' g6 m- x3 {& E& c- E
  16. ...
    " p, s  s6 z5 S$ m
  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;">
    & Q* Y2 g" ?& 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" \
    7 @5 f/ C) x, q" T$ G! x
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \& ?8 ?5 d/ F, N1 ~
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    + w& K& p( n/ C, p
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    . l7 B. q8 x! w% ^# U9 Y- @
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"& C; `% W* z% U7 R  Q6 Y4 N" q
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
      x/ y: d" [4 p' P
  7.     printf("preparing header\n");! ?! W- Q! \8 d. K2 s. g3 d
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    . F9 w2 f$ L5 \8 \0 U: [
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - E8 E. ^. b8 a5 _, J1 k! E, O) v
  10.             STD_HEADER \( J& H9 T" N3 }. e6 h7 l3 i
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \+ b1 \. B! j! W; S' h" T& h" H+ u# E
  12.             "\r\n" \; E1 t( n) C; R: f& V
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 U4 H8 x. w  M" m
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 m8 y6 t* `* ]. K8 s" E
  15.     {* }3 I- c+ t% a# X
  16.         free(frame);
      S/ R% m* ]" ~- c/ N. H2 E
  17.         return;
    : A' h2 c8 z0 c( k
  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" \
    % J3 l0 y, L/ ?$ |  t8 Q. U+ z
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" F  R0 e! W! x; W& m
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \+ C$ U4 e1 T: u$ H/ m: N
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    7 E2 A9 n* b8 P
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 [, J$ @4 C# W% J2 t7 W( r
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . P4 q/ U% ]) I
  7.             break;
    ( T, Z( R2 E5 ~
  8.         printf("sending frame\n");# a. I0 q5 D+ _/ d8 M8 u8 O
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    5 m  z- ~1 B& D
  10.             break;3 e, C5 z4 a# v- H
  11.         printf("sending boundary\n");4 A( t: k6 e  I5 u( L2 y# E' o
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 \2 P5 g* K7 l; Z& F2 K6 u
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 Y6 l' O; J; ~4 D+ A
  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。

+ Q; [7 s; W: m/ _/ W9 N


) M- a5 T7 ]3 e" Y0 B. A. s' {二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
4 q9 h7 U1 z, Z( A+ h6 L: y+ _
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)2 i# ]8 I+ \, N& P3 l
  2. {: c0 q- r% i% q9 G6 [# ?
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);3 Y! M- w$ r$ z6 \. |: [
  4.     if(*socket_found == (~0))+ m/ |- L7 B. {  g2 N& N( [+ n( i4 z
  5.     {
    # `, d7 N  d- `0 D
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    8 e: O8 U# o- C: K% n
  7.         return -1;
    4 `6 B3 A% d3 H8 \
  8.     }1 ?, h' m8 ], A; R' b8 @& w
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    1 ~$ L8 V1 Z/ ^! y. E. @( d
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " w- C. U, o8 H: |: }7 e! ?5 M1 Y
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % x9 r  |# L; n; c
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);6 W5 ?( d! `! c' g2 q1 `
  13.     return 0;* T2 k5 u1 V- v1 I8 X; u* I
  14. }
复制代码

  B8 Z4 y7 i; U2 {( }2 G* d( j
4 n9 X2 o7 z1 _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:$ i% F4 S" D( N9 P
; r% C  A( }1 ]
4 I' `8 P! r" S1 h$ ^  M
  1. while(fend > 0)6 N- y. s9 ]+ r; B
  2. {
    * f2 K+ ]5 k- ^* X7 |3 q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    3 R' j* N' |8 ~
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    5 [9 ]3 R- _, G1 R1 p5 |2 B8 @! B; ?
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    2 H* \3 M9 U4 J; P( F% h$ f
  6. {7 a% G: w$ I3 K" ~: q3 y/ l- y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;2 _3 m0 t! W3 Q: M
  8. picture.fin = 0;
    ( E4 z0 D1 l+ x( P1 M$ C6 \
  9. }0 L3 n' L. L, h5 ]% Y
  10. else: K; L4 A! P' s' Y
  11. {
    ( j7 l" {0 B5 X2 K+ I0 _+ V
  12. picture.length = fend;7 T) U% V, H) \  f* r# E# C' X5 X
  13. picture.fin = 1;/ D. |9 U, p- J+ u8 [! K1 R
  14. }
    1 c, @' |) r% }1 D
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);% @/ C* p- K9 i, n8 ]/ z! ]
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);8 K; r# S! s% g
  17. if(sendbytes == -1): y* a2 e/ P' D+ n/ X1 \; x( Y( f
  18. {
    + H6 o1 p: o, [$ w
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");; B+ u2 |) t* R3 Q4 t1 @
  20. return -1;2 H2 }8 F$ Z! d; o9 v: x
  21. }( [& z; b8 q( v" U6 g- d
  22. else
    4 f1 L* {5 m- ]
  23. {
    , ?$ K3 h5 b% W, \& Q
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & U) \+ |& o$ x. c. n# a! U
  25. }
    ; M7 L; {1 c- i$ d' F/ {
  26. }
复制代码
& J, L0 }3 S/ `- M2 F, z

$ n& ]* j8 L3 V$ y


* V- I8 X; z) m
7 M& A1 P! M5 N- j! WiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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