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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 0 c7 s" f4 q1 }8 ]

5 a( s3 x3 J" n5 v; n

$ F) a. h) f# o( U  L

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.html2 o7 V; r" W" X+ O8 Y: @

4 O# @3 ?1 D: @1 j( `9 V

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。

/ K: C: G* O/ Q* R/ f) q" J+ h7 g! N


0 O6 e# e0 }9 [# E6 Z

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) }, A, N/ L8 ?$ F

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。

: ^  P/ ^( m0 f5 q6 ~2 [8 I
一、HTTP网页服务器
' o. _+ d* K4 n9 v2 n& I

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)
    , u1 s" b- k: M" D
  2. {
    ( }( K2 C5 f/ {' Q- B( j4 a
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 f; Q4 o# ^+ Q" `; y( _$ S
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    $ H/ O9 N# o9 N* ]% A# L
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ' c% S3 i  a! t# q1 n$ {
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    9 j2 w( j# y+ g, O% y
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + y+ @" o1 W: x, K- i
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    9 v8 k9 l% r" R" z3 Q( d
  9.     int ret;8 z( ~/ t# }% U1 Z" V
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 b" X7 }! Y; n" u1 z  C8 i1 \
  11.         {7 E" E2 p4 C( `3 }" R
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);, @; F. q! f8 J3 g+ Z7 U6 e  ]0 A, T
  13.             return -1;+ {+ E9 B3 Y+ E2 A# W. b
  14.         }
    $ x5 z6 s; t( F4 W
  15.     int on = 1;
    / ~) h/ m' q9 h4 B) q+ y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + ^* X& X+ q$ c% w  P0 |- b& h9 P7 O4 Z
  17.     {8 F" h; U5 z5 S$ B, @
  18.         printf("setsockopt error\n");
    . e; ?& X4 q3 ^
  19.     }5 o: ]" m0 x7 i  y) w3 ~  B5 W6 \
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! c* Y  P! ?) W  a6 q) Q4 M) M
  21.     if(ret == -1)3 G7 D. [, R* Q1 k4 X& T/ O
  22.     {; s$ ^1 z3 G" g, L
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 n5 B* Q5 C' c0 {9 F* y
  24.             return -1;
    6 h3 {" L0 B) s; O
  25.     }' ]* A! S7 |; m- y( a6 D, u% \. y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)8 D5 \4 g9 m: [6 V5 e
  27.     {
    " \5 L3 u' W" g5 n; a5 W2 V2 }
  28.             printf("Listen failed!\n");/ p* F1 }0 B/ c
  29.             return -1;+ o# l6 \4 ^; n4 [3 ?0 T& M
  30.     }) D% C5 T) W" n: Y
  31.     return 0;7 O* P; ^$ z: }5 ]9 s2 m: V; X
  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);
    1 S5 X4 `1 m% C
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)( H- e6 I- ~8 `( |# A
  3. {
    - w7 t8 V2 {9 I" S' @# f( z
  4. 。。。/ S4 u/ ]; ?! j
  5. while(1)
    3 H0 ]8 N8 p& m! L, @& l! }
  6. {% R* J, A4 ~9 ~, @. `; E8 ], W( r9 _
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    - H4 G  {/ J! U- C/ q1 j! x
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");, C5 }$ Y+ h. g* x- B
  9.     。。。2 D! m+ a) X3 N8 W! N
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 O, J/ j% t; _' O
  11. }
    ( B" v1 |, P& Q* r. G, J! C- `
  12. 。。。+ b2 D7 i8 z# z; ?% j* S
  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);
      T+ u# Z$ M9 j1 [
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
      l' E" C# @* |) r6 M) w8 l
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ! k6 Z5 e' i5 q1 V/ _$ q5 O9 r
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    & w! a6 g- Y* C3 z
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    * e" \1 q) f) ~5 Y' v, x
  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;6 e. G: z& _. }/ ?( X: \8 {4 q
  2. pthread_cond_t pct;
    3 m# S% \7 B, _- x) _$ u
  3. int main(int argc, char* argv[])
    # e2 W% V; \( G  e- D$ {
  4. {
      k9 i$ J+ S  j$ z$ t  o+ G5 q
  5. ...
    ( c. f5 W6 T4 s1 N, p; ]( B$ W
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);, R* L& b) ]8 o* ]% _$ O7 b  I
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);9 ~' N( j: `8 w9 y" A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    $ V* [7 V# f0 \$ G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    " ]2 v  |9 C: _! O4 E% M. ^
  10. ...
    4 q, n0 Z- f2 E. b! C) e
  11.     while(1)
    % S1 x8 T+ ]& L! _$ ^0 C. _
  12.     {* |/ l3 b6 \% G% a9 q  I3 j; j1 o% F
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ `7 {" i7 p- p) L
  14. .../ L1 V- I4 Z- }' {; ^: t
  15.     }% o% j$ x2 f' E, z% m4 o
  16. ...
    4 F) ^  Y7 G$ {/ `
  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;">
    1 v" R" T( K. n( I) g* L0 ^! X, G
  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" \' q; X! i/ |& t4 n3 v
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% u" m5 \9 k4 Z0 a2 ~6 @* \5 m( G
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
      f! G6 E/ M+ |, ?. s. [
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \6 P- c, u; G4 ]: I% U
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ! U6 L% i7 Z! ^& A, a# ~: \$ M
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ) L9 C; q" [. T8 a$ m. V: A
  7.     printf("preparing header\n");
    ( k  ]% f$ w4 k2 [$ p, b8 r" J
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    * g4 k. t6 g  D, X9 y
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    1 \4 u2 S+ l- f0 l' T+ S
  10.             STD_HEADER \
    % B5 X; L  F- |* Z% o
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / k) h+ r- P1 g: P) w" w; X& T, h) G1 x
  12.             "\r\n" \4 c. v4 H+ _  |( B+ i( E
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");1 d/ p1 }3 l/ M4 r. c
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 p" {4 B: O6 u7 j" V+ [% M  ?
  15.     {
    ( X4 a& i) j1 V: Q6 f
  16.         free(frame);3 v% s) |, W/ N0 P
  17.         return;' r4 q+ o* f7 }/ X
  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" \
    4 A' w) F* ?% s5 u3 B' `- I
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \  p3 b/ R  z& g
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \# q, ~. X7 f: t, O4 F! z2 y' u
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + {: [1 r' S1 U3 r# D
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 T0 r& G# a, h' }  |3 L- u  L4 v
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& ?5 u9 }! H+ t
  7.             break;
    ) `) Z# W: ~5 k# l
  8.         printf("sending frame\n");, X" T! b3 I! {% k# o" [
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)4 I2 G! R( e/ o# h' M, {, W4 ?
  10.             break;
    # r7 t+ C$ `7 T2 U4 C; p2 W% \
  11.         printf("sending boundary\n");7 R6 Z$ v3 l8 x6 m' \% Q! ?  z
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 o/ N4 X5 p" f/ U
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 [7 h! g/ V9 _  t. _
  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。


$ V4 K3 f2 L$ O1 @; ]3 b- [) J  [# |


( a5 R" t! A# `5 _二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
, E# R$ ^( A% I7 A
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    : \0 o/ g( A% J! R0 [
  2. {
    ' n( q& T# E: b  B$ \3 B
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ) T, E" I% d6 e4 I" B5 [
  4.     if(*socket_found == (~0))
    + I& u7 [; s3 G2 |% K. Q5 I
  5.     {
    * c- J# d( U6 R8 k; K
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");# ]3 `2 x/ V3 X* ^5 d6 Y
  7.         return -1;- d# R! Z; ?1 i* V: r
  8.     }
    ; X1 S+ J! t4 g. U, @
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    7 l( o1 c! u; G5 X$ ]8 ]
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & k5 X" }* n3 Q* f
  11.     addr->sin_port = htons(port);4 v" e" W8 x& |( G1 s- S# Q
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    0 M2 |) E8 H/ f6 v3 P1 K
  13.     return 0;
    2 c8 E. v6 V& u4 ^
  14. }
复制代码

7 z2 n  M9 J2 k5 t& c% Y1 J1 q, e& D$ X& W8 }- ^# a) Z
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:' e6 S' l. D/ `8 w# `# j! i$ T
- X' p* \" A. e  J

3 z6 @; o& a( U
  1. while(fend > 0)1 V! Z" v* `" L# T! u+ }4 m: _
  2. {
    $ X& h3 Q# v: ~+ l% }# w
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    4 ?* O' `; ]# e$ X
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);2 G4 e( e- b4 Q" l& o' X
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)- l" O% i0 g4 c
  6. {# |' b/ v3 ?9 _3 y5 N6 P( ~
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;6 |, D/ u1 t% J6 N  {: ]" ?
  8. picture.fin = 0;& @8 G$ |/ e9 H! ~9 x$ ?3 E
  9. }+ ]& v9 T6 E3 p$ d4 D+ X$ h
  10. else
    ' s! `0 a6 R& c; c: f# k1 {  q
  11. {
    , I0 c& k* s4 ?$ T9 t5 k$ ^
  12. picture.length = fend;+ ], r2 W8 f9 m3 B
  13. picture.fin = 1;
    ( A: h1 a5 X3 Z$ K( n
  14. }; `4 ~+ @* u2 n. D! e
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / M+ W3 y7 m8 `3 E) L% t# O( ^- R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);" v4 F4 z7 s. s
  17. if(sendbytes == -1)
    0 G9 w6 k4 q4 g& r2 |* Z7 }
  18. {; [8 Q- T" C- h2 \( J0 E
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; i0 V! x8 F  `/ X6 I. j. I
  20. return -1;
    ' o3 M8 h. Z$ r
  21. }
    % V$ l% c$ d9 Z. x
  22. else
    " ]3 Q6 \" g4 b  b1 [; j$ e
  23. {5 K) O% d0 r% V6 |1 u
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % x4 X0 Y5 ]& g
  25. }) p# V! @+ n( p% D$ C
  26. }
复制代码
. B: E9 c) U' t# b$ K. E, E
" S' {4 D1 o4 u


3 y" R( C! a: e  \7 k  B; X5 i' a4 k' p" p. u3 z3 M' ~4 L+ z
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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