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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
. V" D# u* x+ n  T/ S, f- O( z' m0 s  d& W7 l; g

3 H' `5 I4 p& l; f8 p5 {' j, _

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.html0 h5 X8 X/ N) D# v7 C  T# `

! {  f0 [4 r+ v+ s$ U

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。

% G4 C7 ^6 v7 `0 \1 b

4 r/ w! r8 o: T' Q4 C* @2 ]5 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。


    0 z8 X0 F" z0 R( j6 i

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。


! c5 e8 a* ^; V2 j! L一、HTTP网页服务器
& T+ M* L( u2 K0 [  k

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)+ R" V/ t- h2 V  ?% `
  2. {
    5 }* H. z7 A6 j
  3.     struct sockaddr_in servaddr;: y4 \0 O: B' ]) [4 G
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);  \4 a9 a2 l' F7 L* G$ a
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
      D* B: r& t& l( z4 d+ H
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ! n2 d* j9 ~! x" {3 w$ F' i
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% p- N8 `# J# E8 S" E4 [
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    % W; \9 P; m2 H
  9.     int ret;: S' j  R2 q' Q1 R
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : g6 L" t* z* _1 s: n( N
  11.         {
      O4 x/ E. F9 L% f
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);) S) C9 w: ?# }7 u2 G, ]
  13.             return -1;
    ) w- H0 W) F- N% e/ C: P' L
  14.         }% ]% i* h2 J. v8 I
  15.     int on = 1;! N2 u/ u0 \5 A8 ]+ j
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 u8 Y- P8 b9 x& G+ y, n
  17.     {
    0 Y* a; r1 f5 B$ a: n
  18.         printf("setsockopt error\n");8 S" K' Q' h' ^$ m# P3 k/ Y5 \
  19.     }1 d5 w: f( z) y: c, H
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);2 z2 T4 f1 z7 A. C
  21.     if(ret == -1)
    ) |! V! o/ `# [% W, b2 E
  22.     {6 L) R9 d' T: |$ i9 z2 [
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; ]/ \5 [3 Y  V
  24.             return -1;
      _# W5 U  ~" _
  25.     }
    1 \; _! a9 J4 G% J0 s4 k' _- ?
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 N8 z( U8 Y; H+ k7 @
  27.     {' L: j0 U: {( q, t) T5 m
  28.             printf("Listen failed!\n");
    5 X* w9 M' J; W
  29.             return -1;
    ' f4 A, G2 Z8 q8 B; K" ?& J
  30.     }
    ( ^% Z( ?, F; M# _
  31.     return 0;
    , Z% J" b2 C4 }
  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 r# ]. @4 p$ @6 a
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)3 D5 |2 P( P% u% _2 Y2 n
  3. {
    ( j% H/ h% x" U" Y
  4. 。。。5 }1 {$ {" W! J- D/ }
  5. while(1)/ T6 Z: A$ G2 ~- s% f! n
  6. {6 z" q/ C9 d$ V# r* F8 r
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    & T1 L& K# N3 t- A( ^! I
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 h# V& U4 a, x! N. X9 Z/ I
  9.     。。。
    9 z2 T" g: d( r: d3 f9 [
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);3 ?  B) T1 b  p
  11. }0 A+ S7 r; c3 g' d% p
  12. 。。。5 T2 P3 R: \; P; A* o4 n
  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);
    0 T4 a. Q% b4 [; n# @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;' |/ |; V; ^( D/ j' i2 u3 U
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    3 \, J" L; y2 b+ g! ~9 U
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    / Z5 }; f+ q8 o2 p4 u
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    2 k: U# k6 X$ k
  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;- F8 n! R/ m' `8 ~+ q
  2. pthread_cond_t pct;
    9 e3 Q* A: |" |8 `
  3. int main(int argc, char* argv[])
    7 U9 `( Y3 n9 p
  4. {4 z7 L# F" P$ M1 k" q
  5. ...2 H6 Z* a0 \' y! n  r- |* u5 O
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    5 G; t' W6 p* {, `0 e4 D
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    + S4 ?0 x; F4 J! E
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);$ y* |( X9 F  u/ p: T1 |
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    & X+ Z" t9 C( Q" X7 o
  10. ...
    / Q" ~7 k* q' x9 t7 ]& c
  11.     while(1)
    4 D( g! p- w- V
  12.     {! B! s7 y. y6 |4 W, v& f4 n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);6 l$ W3 Q  [4 {6 s. ~4 \
  14. ...
    ( }. ^$ w1 _7 V+ x2 Q. t0 }  l" @. i2 E8 n
  15.     }4 ^& I8 b" s9 j5 a2 G! s
  16. ...
    ( C7 M% [! Z3 ^! L5 U
  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;">
    # p4 v* Z! w6 E$ S
  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" \' @. J0 Q5 B# I* Y
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \( t* ]4 _5 J8 ~3 d3 Y3 ?1 a* }
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ( W# ~/ {0 e" ?& K) O6 l8 L3 s
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \8 L  s4 B+ V. U- r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    9 E" n7 c% i; V1 b+ X4 x1 n
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"( x+ e" \$ z+ h! I7 |9 s
  7.     printf("preparing header\n");
    2 L7 p# J. {* [0 g' v
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \- g) |# S) i4 g! p' C& K; v3 Z) C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    5 F" k+ g! }3 E; c/ P: q( {) L
  10.             STD_HEADER \1 M5 J9 S& I5 \9 E: M3 [* F: V; Q
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 f) o/ [, s; v9 t
  12.             "\r\n" \
    " C9 q9 [: P! s8 q( Y# l0 ^
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 T4 p: I9 j/ Y( C
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* w" r% ]% x; a( T$ F
  15.     {# _" L! r+ {1 _8 `% L% p
  16.         free(frame);
    . k- z. j4 P9 T
  17.         return;
    5 I. c! I8 |3 G; b. a. [
  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" \* J( b2 K& e8 F9 K/ w
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    & ^' e! z2 J7 y+ t/ H; y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \  K6 d2 y: a% \7 ~4 {. t
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);& }  m% z) z6 c1 y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");- V( D1 A+ M7 I4 o3 S# q5 u# Y
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 [: h6 T& I- X( F; o" S; u7 ~4 a
  7.             break;" C  ~# h& q8 ^& N1 Y& l& y: L$ v
  8.         printf("sending frame\n");; \* t3 W# z0 o+ P7 u
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)1 q9 p6 F7 O: o- E9 J# h
  10.             break;
    % B$ q" r: n9 ^* l4 o
  11.         printf("sending boundary\n");1 f7 J6 E) X. E' n- v0 t% u5 a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");; @; ?2 y, f6 I
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : D4 S2 [" {' @% c/ {( R8 [8 ~. p
  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。


, B& G$ R/ g% t( R

* X" B4 v4 ]1 q% D  `) ]
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
4 ~3 c1 e: r' E9 D5 t/ E; d4 z
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)2 C0 t& ]) o$ o( d' ?' M3 C
  2. {
    1 Y( v3 h7 t* C7 l. H
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    0 L3 D; x. t5 L0 E* \( w# N
  4.     if(*socket_found == (~0))8 z5 T- T7 ]* @
  5.     {
    " h) E: N8 b7 q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");2 e% Q( h6 L+ n/ ~/ ]7 J' `
  7.         return -1;
    $ ]6 Q2 T" N1 |8 z- h( T
  8.     }
    2 r; Y4 |) _: n* N# A6 h; S
  9.     addr->sin_family = AF_INET;; P: R* S) A. j! i4 y) t$ b
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);" ^' i1 ], q. }- I, i1 N& X
  11.     addr->sin_port = htons(port);1 K' t) D% j3 I8 Y, ~7 r
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % q+ j# z( y" f0 D6 X+ [
  13.     return 0;+ M9 E, j* i, _; ~  O2 u, z* J3 y
  14. }
复制代码

+ Q* m. r0 F( K1 I$ {( {! a2 s
( n% c& J' `7 {! @; |6 ^% C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 q8 {! V5 D" R! c: t4 g! K# g. i( P8 ^8 L6 k

9 [3 S5 p$ g! U; ]7 j/ ]5 Q/ D4 q8 {1 ~
  1. while(fend > 0)
    * ~3 k5 e1 I1 ^1 ~6 m
  2. {
    ) |1 f0 H/ c& [" Z) B
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));' _7 i1 X1 d9 i6 Z$ O# {
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);7 P! S; p# `4 X6 h% Z
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)8 B& o6 a. H% D8 k+ W
  6. {
    $ p8 Y4 v3 F" \4 {! S1 S
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;# c$ h8 l  w* t; h; L- T5 B
  8. picture.fin = 0;8 P+ T% L6 y, t0 g- i0 S5 ^' k: p8 s
  9. }$ j* _! F: D4 S) ]$ P" y7 M
  10. else
    - i3 M3 M, p# A5 C6 F- W
  11. {
    ) E+ ~. [& H  I; }; j& g9 v
  12. picture.length = fend;; j+ U) m8 J* A; D
  13. picture.fin = 1;9 J5 o6 S  u  x7 D7 a! ^* ^; D$ X: h
  14. }
    1 H& q$ W# ~: [8 Z: E
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) o* B! i4 B9 m( l
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);! D+ t* {8 o1 A: u" w
  17. if(sendbytes == -1), P+ L; F) J* U: ?
  18. {
    1 O" q' y% @$ v, V) D
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");4 @( K. V+ ^4 x( [/ h: V
  20. return -1;5 S/ ?& @/ q3 s2 S* V- H9 Q
  21. }
    : N9 Y7 I5 p" p7 b+ e8 K& I( s# r
  22. else5 n9 Q1 ?  A( A1 s# ]6 |
  23. {$ q1 x0 X9 O8 T$ I
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;& T7 B- r6 N% v, L
  25. }, a) V: ^3 [/ Q8 z3 F6 L3 Y5 Q
  26. }
复制代码
4 r% D. Z- G" R1 o# ^+ D/ p" b0 G/ [

2 H* I8 ^( x# ~3 j4 g5 O! o9 q3 v( c


( _6 D, l: P! P
; T" E2 ~! V8 biMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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