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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 1 e- r; c$ b- Q. M  N
; x$ z  {0 n$ y/ R; E

$ \  c. R* V6 l1 L1 d

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
5 K5 C) R% R* q
# L( t+ T  V9 }& a# }  f0 d, 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。

3 q' j! t. E) }0 G8 ]& n- X3 [% x


$ |, K0 S0 U; 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。


    1 Q! J. [) o4 W" Q8 K

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。


4 A0 U1 R  X0 O  Q: g: p8 D6 o( K一、HTTP网页服务器7 D- e. t9 W% g0 C! F

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)
    ! e- `/ U" ^, T4 ]% h
  2. {
    6 D& Z# A0 `( _  H% `
  3.     struct sockaddr_in servaddr;& D0 V5 h5 {1 o, L4 M" Z4 {
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);% ?) W- ]! f& N! ?+ J
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));5 N8 m5 J3 ]! _8 u; d1 i1 F
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ; [) o4 ]8 @) z! F! p" g
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# q- v1 \4 e1 c4 f4 Z* ?1 o) `
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);; I7 |- t7 J0 M3 X) f) M2 v4 [
  9.     int ret;4 g: N( F# }. ?( v, T. E" m* X
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - D' [3 Y! o+ v3 `2 S
  11.         {: G/ s# O6 ]7 a1 n" d- Z
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 l* U* ~7 i0 ]5 W2 x
  13.             return -1;
    0 L/ z6 T; f0 A5 `
  14.         }2 u- I; j- O0 R! N. |+ N
  15.     int on = 1;
    , u( N! ]$ M# i& V
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - R- |& |% W0 w! D6 d/ ]4 N9 j
  17.     {
    5 m2 C: v3 _+ J9 {. ?; b
  18.         printf("setsockopt error\n");- N$ {: D! w  t# g
  19.     }
    7 @0 a; |- T# i9 h1 g
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);2 x" |! ]" k  }$ E7 w$ S6 f% v
  21.     if(ret == -1)
    , ]  `* l; c5 @- k2 u3 N: C
  22.     {
    ) W3 m2 s# u& j/ D9 r
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 C  N' [6 c1 b. k/ H! x
  24.             return -1;
    ; U# r5 C6 h+ u3 M0 O
  25.     }
    & h! F4 {. {) P
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    " k  i$ F8 T; i8 G) N* P, {
  27.     {+ l& Y' _& f, o% d; f4 }
  28.             printf("Listen failed!\n");
    - z! P. ]# A2 G5 N- u7 W1 e
  29.             return -1;! U$ }$ l; G5 p, [0 J7 }1 j- S
  30.     }
    & E" m. A0 l7 U: J
  31.     return 0;6 [' H3 K! _  Q! }0 X& e, ?3 ^
  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);* |7 y' A7 s" q; X" J! R
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
      s8 \& e$ P6 T+ `- s2 v+ N' Y
  3. {
    # B$ Z; ]6 z. ^- F* R
  4. 。。。& o, Q) C- ~" Y, W1 s2 n
  5. while(1)
    : Q9 y7 r: v0 F' z% O
  6. {
    9 J& S; A, X( ?; s) t$ F
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ' w" @7 S; ?1 s0 Y6 J
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    / B* V/ {0 M7 N, e7 w$ n
  9.     。。。* X4 P. v; w2 K! J) Q6 g3 Q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);2 a" d- P' `0 o3 K5 ^
  11. }8 _/ X0 `  U' M; h& u% |4 i
  12. 。。。
    7 ~. Y5 a) b# }2 ]! o+ q2 f  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);
    1 X4 _+ Z- q0 @4 ~2 u/ R
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;4 K6 N1 ^2 M2 A, X) w
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    8 l: F3 N) J" d' w9 O
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    # C! b+ d+ m8 \, y1 M1 n
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    % o8 k' u( {9 e3 [2 L5 t
  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;/ z/ _# k% P9 q
  2. pthread_cond_t pct;' b) f; w1 b* s9 ^0 A) H
  3. int main(int argc, char* argv[])
    6 _. A1 r! e+ x% _" t
  4. {
    " g* b! i" i0 D6 ^
  5. ...
    8 o' n. [8 y6 O) X8 r( h# p
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    " d3 p% X$ [$ Z  F, y. O
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);  j  K  X  q# Q7 }2 {5 i
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ y0 t+ I& d# J; O2 ?, F
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    # q5 e  V/ Q- v5 \' `
  10. ...
    8 C0 F, U+ [4 q+ K
  11.     while(1)' M9 b  D. _! j6 r/ |  Y8 e2 k
  12.     {/ u3 I5 [1 b9 S3 ]/ \- ?0 }! o: A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);! A! j# [$ H! {) |6 R# ?6 J7 C% `
  14. ...' m3 ?( X9 r, ]% N; u
  15.     }
    ; X) {) B6 M: {0 e7 s& Q
  16. ...
    8 z! Y1 F( ~, k
  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;">
    " |4 V, ]0 w% i% h
  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" \' V6 z+ d+ x; P/ j8 j1 ?1 K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    # F8 F/ C4 @, p) ]2 z9 T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: e, l+ T4 G1 w' i$ N
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    % I' W+ \- b/ P: m
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"6 ^2 n5 N: Q" u2 I
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"+ j/ w/ L# p: Q6 A) t7 I$ o! z
  7.     printf("preparing header\n");
    $ U' S( h. q# d( j2 n' j
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
      O. C8 [0 C6 J4 g& \! t
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \4 ^2 T" v( c" D
  10.             STD_HEADER \
    9 R, k  S0 ]- ?  [3 x# h& q( L
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \* C! n* F7 Y; w$ H1 l" X
  12.             "\r\n" \
    - H6 \' e1 H2 ]3 @
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");) V& X* m% `- Q2 B3 b) j1 S$ r
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      a, b- L: J7 o$ y) ?* K- O8 I
  15.     {( B4 e, N% [6 w7 M/ m7 E7 n
  16.         free(frame);( U: z/ a1 o' A6 c% ]
  17.         return;$ e# ~( M, Z' \) }7 Z" Z( u; 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" \
    7 B! \+ z+ q4 d. J
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \& ?8 C4 j, k9 o* q" f; u
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \+ h) n) f' w; e# A. Y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    6 @  u. U2 m' f
  5.         printf("sending intemdiate header\n");3 T7 q8 M% p5 o5 V8 U% V
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * ~( e8 s+ K8 @% C9 T; I) X
  7.             break;. f6 J- X. ?  v4 ]" W6 M! ~
  8.         printf("sending frame\n");
    ! B7 i6 Q5 z2 m2 r& K- x, p
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0): y# J3 C* M: B% L& C
  10.             break;
    & F' I+ s1 E1 e) J( n
  11.         printf("sending boundary\n");: P- o# p4 W2 k: b( }! e1 T
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 q2 S6 a; E7 R  O6 Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 M4 s& A. n/ ~
  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 O* e6 i3 \& U! q4 t* a9 }

+ ]6 q$ H# z: i
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:8 y: Q8 E& P. t# G. G' l! Q
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    / v0 Z& c- c$ X  n
  2. {
    , J8 b+ c" E6 R' r4 }$ _
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);, E. P7 J0 Z" N& \0 a* W
  4.     if(*socket_found == (~0))
    # w# b& C5 A. p4 Y& A
  5.     {4 G& C7 t9 k1 x8 l  r$ t4 ~
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");; Q3 M- \. P- B5 K# V; O8 i1 T* e8 ]* W
  7.         return -1;/ }2 T6 L/ P; {2 M
  8.     }
    7 J" b( o, n7 M( g( t- `7 h
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    . [( e! p/ F* v7 V7 ^# [: e2 |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. \0 P* f. D% G  |( Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);* W' O# x- d+ A- t7 b0 L
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);% R2 l6 A" R) h- P5 ~1 I" a9 e
  13.     return 0;
    + W" @2 q( y6 y- ^
  14. }
复制代码
/ n" N& i3 z$ s) p
1 _! ]- o5 \+ N% q' n: i; }. L6 \1 H
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:
8 U( m' V" M) _( b# \$ m. a
4 f! I5 s% j. [+ w! F" ?1 ~; y
+ a. b4 o. R  j
  1. while(fend > 0). x( c& J9 X% D' q
  2. {
    ' ?! _/ u+ ]- W2 J# r
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    $ |; M& h3 o' F
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ( X. u  M- l/ {( o% O( b
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN): G) c( u0 z. v/ z" z% ?9 q0 x
  6. {6 L+ v: G/ q  `) Y$ Q! w; k
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    7 O1 s5 J+ B& T
  8. picture.fin = 0;* z4 D* l- K" C
  9. }6 }* A% M) i2 e5 h' k
  10. else+ B* g+ F$ ^7 Q9 M  f5 |8 [
  11. {
    ( c# V% C- c( V
  12. picture.length = fend;& I  d6 s% ]) }0 O# u
  13. picture.fin = 1;
    4 e2 {$ N: U! A# F/ o
  14. }9 ?: r' J3 s5 R% X6 a. u
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) m' i; ]3 ^- d$ O
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ A$ U" ?6 q% b. C
  17. if(sendbytes == -1): a: Z' m) Q; E4 I
  18. {
    & S7 Q: I0 F* q' Y2 l1 O  {
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");2 w5 T% S+ x3 R1 N$ p1 {" [2 _
  20. return -1;1 |8 V9 i- @( T. o+ T# {8 m
  21. }; e! S% |/ W, V7 t: [  v5 W0 m
  22. else
    : O' r8 u1 ^3 c2 d3 }/ g9 k; l
  23. {
    6 }" Q  F+ G1 ~" u' T4 L; z( C
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;9 B7 m( z  B5 h, k! ?
  25. }
    1 p3 @3 {) J- k* \& N& L
  26. }
复制代码

& m' P6 O6 A, P- V* W9 w
5 U! a! N) o, L: \5 |

+ G2 F, n# P9 y# r& h2 Y  P
$ C6 x5 W1 K  D# ?1 D* N5 z" B
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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