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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 9 r! L. x" ^5 m( l+ s$ t; A8 C4 [
* `- [6 S  K- Y9 [8 k/ |- w6 ]! U


/ R6 Z4 T" |' R2 Q4 f! ^2 L) a, s- b

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
& i  Y4 M0 w, I" z
/ F& n4 H' [+ \* I/ J! z" s0 d

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。

" l0 \9 E+ g, {/ C( M


+ u, a& f2 v. i! J3 C6 u+ w

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。


    1 M9 J, ^2 t4 P- _; @5 ]4 a

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。

+ u' s, u9 V: X) @
一、HTTP网页服务器$ }1 q$ l, g: v; |, ]  n$ v* T

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)
    7 T4 j. w4 b8 i# @  p+ g
  2. {
    2 v$ t) V& m) e3 m8 G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;* b1 N% ^/ Z1 Q0 l
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);$ s) r6 J' ]6 r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));4 M3 D6 ?4 e: }8 A3 i0 _5 c
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;0 X! z. A2 c4 J* g8 t
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% {- R) U' y& Q9 ?$ {
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);' P/ Z6 C0 z: \$ m' @" c5 m
  9.     int ret;
    1 u( _# I: c" a- R9 H/ b, ]( f: T
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)5 [: G- j9 V6 O6 e% T
  11.         {7 ~; `  @* l/ T8 V1 `
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 B) `" }4 o9 S. e% k: j0 h
  13.             return -1;
    ! L% y0 L, Y7 `1 |2 J+ `9 w6 x
  14.         }* h$ a3 B% y6 f$ b; W% _
  15.     int on = 1;. w2 _* p0 w; M9 t
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0): b" ?( U2 S( V  I; O9 J
  17.     {
    3 v3 P2 H: P8 w3 h; k2 F
  18.         printf("setsockopt error\n");
    9 z# h* W, X6 Q- m- i
  19.     }
    6 J7 I. y! b; o3 C
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / y( K* d* n/ S, [( M6 ]. l# I
  21.     if(ret == -1)4 c* ^6 j. c9 J/ t2 P! H3 C' }8 L
  22.     {5 D- y  U- L* J) V. G8 v
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    & j  G' P" a1 }6 l  N6 _* D7 A
  24.             return -1;8 x8 Z) Q1 w; b( Q
  25.     }
    0 g' S) Y2 h& v& ~  r3 Y& L+ ^; j
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)% q9 s/ b8 d7 Z6 S
  27.     {0 U4 M5 ~- S$ c  a4 V6 w% z
  28.             printf("Listen failed!\n");6 j) ~. B. I" \  C5 n3 x1 o
  29.             return -1;
    1 R' t& `" }; D4 Y
  30.     }
    " {7 C( m7 m6 f% @0 ~
  31.     return 0;
    * k7 ]3 _8 I) D. W: l9 d
  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);
    - o9 b5 b7 R/ G4 ?- y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    3 k5 r7 \$ R7 d2 z" _2 q' X
  3. {
    3 }7 n; n2 M/ t  M$ D" v. u
  4. 。。。
    / Z0 d8 N7 Z7 N# G- U
  5. while(1)" q7 m# H( x4 X. ?
  6. {) ~7 z$ q3 ]  Z: {2 {1 {8 H
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);/ |2 B) O2 W* Q. Q% @) K( Y
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");; |0 @4 f/ y2 n/ |8 s  m# e
  9.     。。。
    : v9 Y, q7 D) T3 E* s
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);+ }" {' J6 w, S9 S7 ]+ ^
  11. }
    % q  O. j7 J* i5 p( h
  12. 。。。
    : j' w9 _) S5 {4 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);  |5 l1 G9 z8 b# L4 M2 J1 g- @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    * W$ Y" E6 D. H, w' i  D9 z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;0 `2 `# `+ w$ u5 g. ?7 Z* [, d. V; U3 }5 u
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    6 C6 Y% ?1 M' f  |: S5 ]) z
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 T5 G" W% B/ L! {
  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& |' M* z0 t' a/ {* s5 L+ G2 p
  2. pthread_cond_t pct;
    4 a& e9 h# [8 ~0 d- O* s$ \  S
  3. int main(int argc, char* argv[])6 \+ P0 ^, |' G
  4. {
    ' f+ j: m9 d7 Y/ P
  5. ...
    ' g3 f5 e1 {" `0 \+ A5 @
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 F' _8 H+ f* ?% R; j4 }7 L3 H
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);: v5 o1 G1 {; X. t$ i( C& H3 M  l
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    / z0 ~$ T1 e  l
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);0 I! f' _, W4 b3 d( ^5 z, l
  10. ...9 o, F# C9 ~. T* O
  11.     while(1)
    1 D4 B% f3 @; N& \7 R% f5 D
  12.     {5 f; f$ R. W! ?& L/ y. S4 V
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 H% X- D' _6 v9 V. [9 A5 E# ~
  14. ...9 e) N$ ?" i/ ~( ^$ D
  15.     }
    : Q* x5 H! E! l2 m9 N8 [
  16. ...
    , ~1 {& H, i0 t
  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;">: L0 Z7 @: M" i0 e2 k4 }9 A
  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" \0 l: J2 y6 n' c( l
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* {5 s, [5 U' e  [1 d
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
      k: [6 I8 m: y1 }0 t) M8 a1 @% a
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \9 [& W& B/ L& q* Y, ]; p9 m9 O
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"5 r/ v+ N! @1 I8 f2 R
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"& ~1 x3 `. p& |5 R- x
  7.     printf("preparing header\n");2 v/ J7 U* B& T, D( C8 f% E. h; F
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \: @4 ~! @7 R1 o' }3 ~
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    3 _, ?/ f, E* C$ V& t: L9 S
  10.             STD_HEADER \
    + |2 h+ F- i( L" ~" i
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \5 i5 M2 I/ V) H9 T5 v6 [3 h
  12.             "\r\n" \' u* N  S7 N) Q4 @* E; S
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");1 R, S/ _/ G% h: b  R
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): i) x$ q* S" w
  15.     {
      ~3 _* W3 H! W- A2 m
  16.         free(frame);/ w" k3 W' y. L" i" ?5 l
  17.         return;
    $ i& A: z  m( I5 H
  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" \
    : k5 j* I6 ^1 X3 x: l4 ^; t: N% ]
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : r" J8 ?: G8 r! E
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    7 m: m: }. h. `* ~! z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    5 n3 ?) p5 O4 i& d) [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");) S0 F' i# {8 a
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ ~; `: H4 c" R7 x6 p9 O0 r
  7.             break;
    " [) T7 h, y; C& A
  8.         printf("sending frame\n");
    ' B( T+ q. [* W) p/ p
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)4 q* e, _, L) l
  10.             break;
    ; z/ u2 |3 H& A$ q' f+ c$ c; t8 a
  11.         printf("sending boundary\n");
    ( b- W! `% u1 V& n0 ]
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");* _* h5 C$ }3 V+ y2 D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & O0 w5 |: W' P  h
  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。

; r5 ~, c. \9 l/ ~8 `( Y


6 _0 q3 a& g+ G6 L  c二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
& O2 [2 c1 V7 @
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port). Q6 C" I/ i6 |7 B; R- A1 m( L
  2. {  H2 r2 e0 C" o) F
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    . [3 [9 z, m0 v$ {
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ' X; J; D. C" Z, j
  5.     {
    3 e3 ^6 @9 K8 D+ ]
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");' T2 y& s6 `# K8 s& w3 O
  7.         return -1;
    5 _6 y; C# o+ w+ O5 G
  8.     }9 @! W+ G9 d2 @+ U& ^
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + V& r" @, E" w, @
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# a* Z  n2 @  x0 X
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    - P1 J. C& c3 D9 i- R$ q
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);: a" v& _0 }$ T1 o+ r- ^. m
  13.     return 0;
    2 V8 s/ V2 T) ]2 I* b# x# _
  14. }
复制代码
: e) [) w" V; u# O  S

% U/ b( @3 v. ^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:/ W9 w2 m; `: W* a& k7 ^

8 a4 \: t: N. G7 Y# [5 P
8 J9 u4 B5 k7 D- L
  1. while(fend > 0)/ d% ]4 y& g- e! o
  2. {
    7 r0 U* \# [; g; A) j
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    " d1 B& f( ~& R9 h
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
      L3 g8 Q* Z2 c% G
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    1 J7 \! z, |9 ?% \
  6. {
    6 s" t7 \7 \0 V4 U; B2 d% J
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;; R* o; |2 K4 x) z+ G
  8. picture.fin = 0;) X' g" f' R% `6 J
  9. }/ n, P9 t! M, n  f6 @, g  k- x! {+ Y7 ~
  10. else
    ; {* Y! {/ a; r  ^$ g  M
  11. {. G; y# K/ A. u5 {: f' U- x0 u$ v
  12. picture.length = fend;
    3 g1 g) ]# X) }9 s% L3 C( x0 ?) g8 K
  13. picture.fin = 1;/ z2 `* A+ y' L2 @# j
  14. }6 J) o7 u" I+ e) ]. J* i
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 g7 _) j8 M& @, c( m
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);2 y) d/ J  A# o" Y
  17. if(sendbytes == -1)
    4 H/ y/ T+ Y- @* j
  18. {. B% _1 ^3 c( ]2 @* m9 V5 M
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");6 r2 G( \, ]4 E' P" H$ t
  20. return -1;$ {+ J" \5 p8 Q
  21. }
    4 V. B* A! V0 |5 p% l
  22. else" S( j1 [# x3 e6 X
  23. {! C0 _6 e( z- z0 P
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 O2 F5 s6 C$ Q9 ?' c
  25. }4 ?% A* r2 t( I0 I( K
  26. }
复制代码
& \3 y" g2 W; x, q7 Y

( ?! c$ k$ Z0 T- W  v1 o


; o2 a: {! S$ d$ U( L$ a" j* U% Z( M, y, x
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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