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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 8 J- x& B7 M+ Z! b2 u+ O0 U

2 y! h$ m. \# u" G( \( R/ c! F


1 @& p+ w" q; X1 d, ~1 U, _

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.html3 c4 V+ T+ o1 \( M2 a1 U+ `- {9 \
! N8 e4 q: z! y. W; q

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。

- ^% b& X9 y3 G# Z; ]


$ X2 P- F' x- s# C% y% P

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。


    ( I% A/ y/ s4 _

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。


3 u# B" ?/ I$ w; e" d  a一、HTTP网页服务器
7 x9 v+ a, \; f7 p: F# p& b

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)
    " `* z+ m" l9 i* E; y* Y
  2. {& _: r8 o' m! e+ l
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ! h/ H, l. E$ M
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);3 \. a6 X* I$ ]8 V
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    8 }1 @% y5 C8 j; ]  w: L, ]$ ?
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    " r8 \7 Y; S5 x- A6 P
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - I7 r* b/ t" `1 S: A0 |
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);. e# L- |+ u; e' x& l% _1 I2 N7 g
  9.     int ret;
    1 Z% }6 i& }7 ]% t+ |
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)/ n. y2 ?# U* |' K" V) M
  11.         {0 o8 `0 O4 V* V# R
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);! _+ s9 R- `  C: D, K% x1 ~- i
  13.             return -1;8 ]; [; ~7 z0 \2 X1 x% F$ S
  14.         }
    " f: C9 h6 S: F' x$ F7 S4 ^
  15.     int on = 1;) A) w& a; V8 h1 {8 }( E
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)5 w- o# s% }& s: W* w7 D, I. |# W$ R
  17.     {
    " \) |6 l" ?( H8 @  y  L
  18.         printf("setsockopt error\n");# w4 @8 D1 T3 a" c; [
  19.     }
    ! u, F+ D  @- G7 d
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / g) }# \8 O; [! ?* ^7 F
  21.     if(ret == -1)
    8 Z2 l6 A; Q8 ^6 \, j( |+ X1 E. W
  22.     {( X" |7 G( _: o" Z( u5 N2 l
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 v' s) t, g1 F* T3 {/ ]
  24.             return -1;8 G4 d7 d: H' O  q  U4 ^
  25.     }! I/ b# m' f' `
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)* f  ?; c- F6 w
  27.     {
    # _5 a0 r( F- `) x4 I8 |
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ! j  {$ Y+ d3 F- c
  29.             return -1;
    6 H) r% ?* Q; _* z2 N7 K
  30.     }3 I/ B+ K! @: k! p
  31.     return 0;
    9 C& a" r$ h/ H" _9 u3 m; m8 G
  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);5 a; |; G, @" U  C0 |8 n2 c6 L
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg). p" h; D' |5 Y
  3. {) T; N0 S9 k. J' m# Z* V1 s
  4. 。。。% s% s* M$ v3 t
  5. while(1)
    . a9 N' ~, ?( g# U/ W- E8 J
  6. {9 @8 O% M9 [8 ?% z: L% A4 v) s
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    0 y; W- o3 `4 ^: b3 U; ~1 ?
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");+ b  a2 H$ ]/ o3 u0 }  M
  9.     。。。
    * s# O' Q3 {7 |* ^
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);2 K- L, P1 J3 v  `6 z8 ~  s+ Y
  11. }+ A, x5 [: J2 U( x! r) b
  12. 。。。1 O& j3 N$ N% q. L
  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);
    3 L+ f; N% F; b1 r" R1 b2 H* L
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;- x6 s) R4 v8 e9 H5 P# @5 N' T8 I9 x0 x
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    3 \6 b( y  P) L8 i4 ?
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
      q# M' B; j8 B- M5 C, H
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);8 V% S9 ?, D5 I& w, Q$ 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;7 V+ `( ?) l8 V
  2. pthread_cond_t pct;6 h2 M8 q/ w3 M1 o, S) U
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ K; Y) j5 a0 q) B: y  t
  4. {. J$ ~% ^9 M$ p2 T3 m6 ~2 N
  5. ...1 E4 ~5 P2 {; n# p. v; c
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    9 |7 R8 |4 ?% [
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    6 E7 x9 h. @! U+ M+ h
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    / }8 H8 p, @/ H% [, o
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);. s, r$ [9 q( B3 x9 g! M5 f7 z
  10. ...
    6 t; R7 g* s# ]3 W1 y- w7 R
  11.     while(1)
    / _% L& `1 n, P+ D$ q3 e
  12.     {
    ! d5 c6 O6 b2 R
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);+ |1 q5 `8 j2 J+ K2 j/ S3 Y8 [! Y0 o
  14. ...3 }8 ^1 B6 B5 s& O
  15.     }/ F. O( x% T9 W; F4 A) ?/ |
  16. ...
    ) d. [6 D5 L2 I. f1 n# Q0 ?# C
  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;">
    ! q6 _' G* q( V! |2 ?. 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" \: U1 K& w" W4 [$ j7 a! z9 ]% G
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    & d8 c* d4 g6 y* U1 O4 H$ \9 y
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \( Z6 D5 u; N# |2 p; N
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    " l2 ^* k3 t( }2 E
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"! h( X* s: |4 U
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    , ?# s5 Z' n, ^4 f  R. E9 z7 p
  7.     printf("preparing header\n");
    4 G* T7 H8 a) h7 X7 C
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    4 X* H; _) {, l# L/ b  u) H% B- M7 z$ j4 H
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \6 J9 x' z/ z* z! g$ S% r* z
  10.             STD_HEADER \* F: J2 }' t' _) G' A
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , |) W6 _+ W% ]2 ~% {5 W
  12.             "\r\n" \6 C+ W. G' N, c) @' n( N
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");8 x9 F, O8 N3 t6 z5 C4 U# O/ q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + Q) q. \0 @& q3 a6 w# z. [  k) i# J
  15.     {
    ! H9 ^; w! _) B; d) ~9 S/ ~3 A
  16.         free(frame);' H6 O4 n3 o( A& d8 P7 o
  17.         return;
    ! O* c6 u# M+ O0 U
  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" \
    $ C6 H/ S! P( N: _( m% a' q
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \* k2 \. k( Y% J( `
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \7 ~1 `0 }: R: E: }
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);/ c1 `5 N6 U4 y) x
  5.         printf("sending intemdiate header\n");8 y9 T7 C# {+ c, X
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)3 f  G1 w' `, L3 I7 X7 z7 {
  7.             break;2 {# ?5 }1 z+ S
  8.         printf("sending frame\n");
    " J3 y: K5 K: a0 F; U
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ' J* m& l9 z$ A) @
  10.             break;) Q3 z2 E# L, ]. L9 _
  11.         printf("sending boundary\n");) m9 }9 x4 b& z3 ~' N
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");" L8 l, S! i( K; d- [: r
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! A3 h4 @8 c( I0 l% d8 I
  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。


; p2 ?  l. m7 L; m0 a: s( K

5 O* ^) s3 ?) h) U
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) @# _5 h. b7 \
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    # [1 m* U+ N2 q9 T5 _1 k4 [& K
  2. {
    ' Y% Y$ }0 e1 ?& a/ g
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    , [. l$ z% c5 W  z
  4.     if(*socket_found == (~0))& d- _# o& t/ ^0 T2 A7 E, W
  5.     {
    , z4 V8 g7 z& B# c- {
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    % }4 u0 I1 q- N
  7.         return -1;2 a& ~! H- p4 k1 T" H
  8.     }
    0 y. Y& H8 o; o' ?* X! [
  9.     addr->sin_family = AF_INET;7 d6 u# q3 N. j7 _3 v
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' L) }& Y5 I5 @+ K. g+ E5 C' q" x
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    " l2 o+ G+ f7 V' R) H/ C* `5 G
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);& u. K: t) C1 O. k# X8 W- T
  13.     return 0;: N) @, e- ^* L1 X5 h* F
  14. }
复制代码

* |6 s$ `' J2 M) A1 l0 ?
( e& f& j$ R$ O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:2 ~% l% h  M" R1 l
! o9 D1 S3 D8 r! g% _

" ^. R/ v0 e$ x
  1. while(fend > 0)
    $ d. ?  p% K6 x+ {! o. P5 F
  2. {  b# t/ n4 _  h/ T5 U
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));/ V6 b4 D. |$ e( C/ J/ T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    1 X, r" ]  z" p/ l' p
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    4 J7 z8 b6 M+ ]! I  z4 u+ ~
  6. {
    % f( r# ~. J8 F( T+ U  @
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    # ^4 |" S% V- t& m& r6 H2 J
  8. picture.fin = 0;
      {% y1 x- F  j, x' P+ ^! v
  9. }
    7 z1 }( O% D* Z8 U
  10. else
    , `1 K" y; y. k. `( h6 i! |6 |
  11. {
    , b9 \3 U5 W. K# X) y
  12. picture.length = fend;0 g1 T4 m" ~) Q5 E* k" j( r+ ^; S
  13. picture.fin = 1;
    ; g) c* K- F2 L# h
  14. }" t; J- }. y7 M& {' P7 k$ \3 d
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);+ R5 t' A' N" @5 ], f( d
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 b3 h) e& E2 e; q3 d
  17. if(sendbytes == -1)
    ( S0 u' J0 j* }3 X6 o8 O7 L! r; v
  18. {
    1 \) M) W  m+ y6 M! `
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");  m& B# \9 n6 k$ V8 V- a+ m
  20. return -1;
      ]4 V  W, X7 S' m% U4 h. H- o6 k
  21. }
    9 s& I4 ]0 x. B$ J
  22. else' T  X3 a! _9 N+ R+ o3 j$ q
  23. {6 R7 I" W: r/ k% J1 D$ @
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;* D" ~3 r/ I' Q5 ^8 }- H
  25. }/ K: g' D7 W4 p( h/ p, J) O0 r
  26. }
复制代码
/ A7 k7 k& O) Y$ v$ z; a1 S4 A
0 h  w0 m8 t6 E) E3 D/ O; i


8 `* u3 k8 p( U9 k; O0 U
' `% e3 w" `3 a# n+ u  E! PiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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