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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 7 M& f2 N6 B# |0 f% m( a" f, _' m$ J

$ v0 n6 p; j$ k2 E: E$ j, K; P


, Z* V; X. @; ]3 u# q

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% ?& z* P+ M  K  P* d6 A7 g

. _+ u$ _2 f* ]- j

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。

# r) K" |* N3 @8 [9 Y$ E8 r

: D. j3 B) g6 d* F* E" j

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。


      W5 }  f2 F8 G6 A, ~  l/ r

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。


6 U5 y; L) R1 W一、HTTP网页服务器
/ K1 _# [3 |% j6 M

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)
    ! E4 U1 J  L% G4 c, r2 L
  2. {9 O/ @& l* `2 P
  3.     struct sockaddr_in servaddr;' v1 d! I$ r6 I/ O; x
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    6 u  F) D! Y0 U
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    . O' i5 K* k9 G8 I: v6 ^! k
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;1 c# a0 J  Y2 x) _
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 z; b; k0 a  h% R' v. x& q  g: g
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    1 a% l. b; r1 `+ t* p6 l0 \
  9.     int ret;
    , w) z* o9 c0 n: ]
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)9 L% w- t: }- p' F
  11.         {  J- @  @# y8 y5 H: H3 B
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);" l( _0 T$ R: s$ T* t6 Q; A
  13.             return -1;
    # @3 }! v- s5 x* J% [' u8 [# g
  14.         }( S( `# X( S$ |2 P
  15.     int on = 1;
    9 j& n3 r) P7 t" J
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' L  B% d4 |7 w6 ^4 L, W: n
  17.     {
    $ z8 Z1 e5 J2 B4 g' c/ P. h2 Z# g
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % R' W5 P7 U+ f
  19.     }
    * t1 \7 c2 Q% I2 x( Q3 {
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);; _0 \& q1 L) ~9 N
  21.     if(ret == -1)
    " X' k2 p# T6 q7 ^, z
  22.     {
    + O- f. H8 |0 }2 i- b6 K  @
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");+ c0 t( \, N) y: {' u6 N2 ?
  24.             return -1;; C( s" F1 X1 p. V" D" }! t6 E
  25.     }
    # D- {+ s* n  `( I
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1): ~! H4 B& z; H) u
  27.     {
    " f  X- _7 f4 E/ N7 q
  28.             printf("Listen failed!\n");
    : U# ~! p5 W$ t2 o: R
  29.             return -1;
    ; p4 w& B5 ?. ~. N' z+ Z; W
  30.     }* a& X( f7 m4 u) I; n3 [. R$ |- U
  31.     return 0;
    1 M  X% q/ F; [% T, x- R
  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 y, M7 v: ]% H) |3 D
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)# O0 L2 b6 X; L& l
  3. {
    : |7 v* H( x3 P( Z5 F- a- y! l. d
  4. 。。。* l" L" h- `9 R- }; [( r( B
  5. while(1)* g+ |& l. Q  Z- C& s1 D
  6. {5 i7 ~3 v/ }9 `* W2 R& Q6 n
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    7 }7 i7 ^' j* ]! N, u
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");& r, t) j, d. ~/ Z# t$ }6 Z
  9.     。。。
    5 X/ d2 s  u6 A9 h
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);" g7 O) ^8 `$ h9 n' A- K" `
  11. }( q1 O5 n) H, F) x/ L' Y
  12. 。。。
      p2 t8 m. Q1 P+ Y2 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);
    $ W5 i0 y* h/ D& z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    : b# K9 Z4 H* t! S/ H- t. ?: j7 |" W
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    6 w6 g. O6 d' S! ]  R
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;, j' @) c/ [& |8 s7 k& t
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    5 i$ J4 q5 H6 l3 O0 G
  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;& J! T" s* Y- K1 B  `$ \/ w
  2. pthread_cond_t pct;
    + W; g( C8 q! s/ p! [/ e0 r
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ f) x# B; N' |+ w1 L1 V. z* S
  4. {
    ; l4 W4 y3 X: i# U
  5. ...
    0 Y* R8 L& x5 l, j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);. \4 [  r( x! x  B; c: ]6 }7 }8 @
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);8 ?8 z3 o7 \1 K0 _- n/ W2 j+ b
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    9 K2 g; w% q4 z. |* t' }
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);' S% _& _- D$ t" j* x
  10. ...2 N/ T: q$ u2 v* A  y2 P  ~
  11.     while(1)
    8 U; k9 ]9 K1 D. S/ I& Y- m
  12.     {% ^" ?/ j, n5 a, Y" T* G0 v
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % H% j$ Y+ ~5 c9 Z* t4 y
  14. ...3 Y6 s$ V; C1 Y. C+ b
  15.     }4 B' K! j$ L7 u. m7 k
  16. ...% W  w  [3 M4 r' e1 Y. w+ L0 p. b
  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;">7 A6 e. ]! n% g! k  n" i- ?# z
  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" \& U3 H- L- X! K& H7 ^- X* L
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ( I$ B, G9 g- X. V( C
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    . J4 M7 s( l; @/ i8 a! o+ r
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \0 Q8 o8 r7 ~) @+ Z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", z, y% m. p7 ]( S8 v
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    " T6 ?3 ^$ P5 u8 g, J1 r2 `* W
  7.     printf("preparing header\n");& I* B* }- h* _) z: s
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \: e& V/ s8 {9 w8 y3 \" C* a) s
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \4 A2 }* ?0 p% Y% F
  10.             STD_HEADER \
      m1 D7 m/ p# }, k4 d: [
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \5 h5 ?% x/ y3 Q) C2 Z5 l
  12.             "\r\n" \
    ; P. J- c% B* Q# k
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( t8 n  t0 b/ t+ U
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 n3 D* ~5 A. s6 n$ ?
  15.     {6 i) c+ s3 c; \5 ]2 X- o
  16.         free(frame);
    % V% n* l! {8 ]8 g! T4 P* v5 v( @
  17.         return;* e" ?0 _  _3 b1 V/ u* ]5 d
  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" \# `; n( K' H0 v- X" D1 k
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    * w1 _. [7 b6 [2 d/ @' c
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ) T: @* B# ~% D9 T, ]- D: y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    % ]) v* r0 \+ N  l4 Q# M5 R' b* e3 f
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    2 H; d6 n& l3 f" u2 Q7 h
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 w$ ?- z% k9 L5 T+ G
  7.             break;& Q9 E1 R  |8 m) T$ t( ]
  8.         printf("sending frame\n");7 f/ \" Y; y$ @+ U0 `$ b
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)) f, F/ v/ z& r7 a" C
  10.             break;
    # \7 X# k: v" S7 u
  11.         printf("sending boundary\n");8 Y  O0 q" e: ^( U1 y' Z. E
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      v% K+ {# o( g) f
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! C- W$ C+ l0 Y
  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。


4 {4 X! ~4 K8 g; M, C& ^  m& t

. F# M+ @' {6 U- a( M" C6 X! p
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
1 B' w+ Q* K( F
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)3 k- r5 X" n4 q) y
  2. {8 J+ y: ^3 U! p$ W. i( m" O
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);( X  {8 A4 h; L" I* @
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ; P5 T% J4 h; i4 d, Y
  5.     {
    5 ?  G; f+ K8 G. q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    9 P" }8 \/ H/ H. n' x* U5 B
  7.         return -1;
    6 N2 m! R4 z6 A' e. H
  8.     }
    7 S! c2 v, a/ U; a% d
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    - q3 P- P. g. a& z0 F4 }
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 `7 y1 s8 p0 t* Z5 [
  11.     addr->sin_port = htons(port);6 X, a0 \" {7 r, h8 L: _
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);4 t+ E3 M, \8 b1 i7 l1 i9 m
  13.     return 0;
    ( Y  |1 |8 q9 w3 X
  14. }
复制代码

" |3 t2 w8 c; T  u; I4 X2 e, h/ t3 |! G% _+ g# b
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:1 {& K8 s' ?# s" Y; f
$ q, O  p4 E' l
1 |' n$ H* @3 y: Q( z& \8 T" ~, A1 \
  1. while(fend > 0)
    2 R9 J( Y* `" a# a* M
  2. {2 \1 @6 P& ]2 Z. y: c7 U, d, Y" {
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));( I' p7 K, ~1 k. F: C  E3 v. p1 K
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ! v! p% t7 t- \6 i* c8 I5 Q1 y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . N8 ?# \! k4 T( m- }* x
  6. {/ S4 J# P- Z% B3 ~2 Z% x; B& [' v
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    % ]: L+ k2 e. y# R& l
  8. picture.fin = 0;
    + a$ s9 G. N3 _5 l
  9. }
    ' M4 j  T6 W8 o. q" m& T" s
  10. else
    3 x; N- R' v4 e# q: k+ S
  11. {0 R) I6 G; ?) ?0 Q0 r5 B
  12. picture.length = fend;# |, {7 R5 X3 \4 V  p9 J* h
  13. picture.fin = 1;
    4 Y8 ?! V0 B, O
  14. }
    ( O- {, c6 a& |
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . A8 L6 E) ^8 a- E0 h
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * M- y5 f8 l, n, T- D# B
  17. if(sendbytes == -1)5 j( o7 ?$ D) s% ~
  18. {1 L' t$ ]; h$ _, F" I
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! ^# n+ e" Q% m
  20. return -1;0 v. \$ K" V9 |* S7 A, E, B4 o
  21. }% D' S2 a: h6 R, V" R% Q' l0 M- k
  22. else
    ! u& K. ]& H7 ~/ c) P
  23. {
    $ a+ F9 B4 s; v5 Z7 Q! H& J
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 @1 x5 r. c; A' V
  25. }
    1 L' b! _# B+ p% c+ t
  26. }
复制代码
; h( G9 m+ [) O" F+ r1 `/ m

! z  ~) c: q* Y; f# s& B

) X1 Y6 W5 M7 f% a" v$ b3 F. \

* p/ W6 P' }% m: RiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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