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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 / }3 Q) Z2 {; W- Z2 r5 i
% M8 H2 I, ?6 f" v5 D


  r% q* W# Y6 |" D1 v3 {

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 R# c1 H- v& z+ {' Q
; `( [; g* H4 o9 E

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。


% J6 p6 v" x; o

" g3 t6 V( G$ `/ 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。

    * z6 F+ o& F& O5 g. f4 }

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。


1 @& l* r1 d% x* b! p一、HTTP网页服务器
+ k8 H& A9 p3 E' D7 ^# 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)3 J' d9 a( p% k/ T5 h! Y
  2. {
      a5 r7 \( w1 \" k7 ^1 P
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    6 R0 S* i0 {5 l0 {+ J5 n
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + X( ^- ?6 U: G/ p% L0 v
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    * m3 Q. F1 ^) U" u3 q$ d/ O* k" f
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    / D9 U$ j1 Q. u$ W  w
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 O& ~* [0 F$ W/ P
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);) y+ j' E  ^: O; B: @( R
  9.     int ret;% y/ Z' r" J! F# E% i
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - o0 J' N" q* u) T
  11.         {
    5 C& |7 s/ ?2 u$ V7 [
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 }+ u/ y7 Y  {% I1 v
  13.             return -1;
    / g2 S1 J- U2 {
  14.         }
    % Y' ^7 e/ T: m$ _
  15.     int on = 1;
    7 [% h5 h6 X9 z4 E8 U! o6 a, |
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % @- H9 r1 d8 ^5 h
  17.     {2 z& i% P/ g5 g! t
  18.         printf("setsockopt error\n");: C, Y+ q# c8 n( J! W6 o( T/ T
  19.     }+ Y2 F1 M; m! X& ~$ n4 Z8 Y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' R3 C: q: ?, x' {; |2 o- I& \
  21.     if(ret == -1)* b3 B' o4 i6 z3 h0 H
  22.     {, i' ]" F1 x& R6 m0 x  T& u
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 _* D4 p: r8 @+ E" K1 i9 C' }
  24.             return -1;  b8 t/ @6 f# S5 M# N
  25.     }
    " e% [  z5 I6 g" F
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)$ \0 ~' L. K/ k2 p8 J$ M1 ?0 h' D  n
  27.     {! L& L; `0 P5 A" A& x& G  O
  28.             printf("Listen failed!\n");
    * n; Z! ]$ I. |! p) O2 k4 `
  29.             return -1;# K8 p0 v, F2 i! v
  30.     }  G- W+ |4 f  r- U, R' Z0 l
  31.     return 0;
    6 [. e9 i$ _4 t$ F' P; G) {- W5 A6 z
  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);
    ( L( u. M2 }$ v
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
      {1 a- G9 F% K% c( d
  3. {4 W0 x; M: O1 k4 n: r( Y
  4. 。。。) P8 n4 q3 ?0 t2 ^% o
  5. while(1)8 K; t6 `$ P- k0 N3 G
  6. {
    : F& ]; ~! E1 F5 R" W
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    % G) `+ ]; \1 T2 A3 q# L5 {, D* B
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ' h; y" h6 W, w* f% M/ Z# f
  9.     。。。
    , ^3 p- t: a8 J+ Q6 Z  s# K3 N# L# o
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; O  g5 f7 x7 Z' I
  11. }" e6 U" x( t7 S5 C
  12. 。。。
    + F6 D) p2 }6 m. ^
  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);4 H8 [) k3 K4 k9 H
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;; J  E  h* s/ U7 Y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;+ V% N, |0 j& w; r1 w/ G! X; p
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; r  W& {) _0 u
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    : s8 Q$ x+ A" c6 j- T2 [* 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;
    & M: t5 ?' e- y* g
  2. pthread_cond_t pct;8 B+ ~# s3 n$ k- i
  3. int main(int argc, char* argv[])
    " T3 v. A& T6 D2 M: \
  4. {
    6 h% E' H0 {: G9 c7 D
  5. ...! O" X' P* h  B
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);) C6 c. ^/ _5 Q9 c9 X% K
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ( p  f* t4 s4 g
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    # ]" O6 F5 @- S" e
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);# E) Z  y( ]; }5 o. n
  10. ...) K5 k+ F/ p; a8 n; U9 ]
  11.     while(1)
    2 ]6 j  U0 `1 T. A7 N
  12.     {! H" l# e- P' z, {! T6 h0 E+ v! p
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);' O4 F7 W: o" h+ I
  14. ...
    + n" \" R1 q8 Q5 B5 l
  15.     }6 X+ r" ]4 a  ?7 k, u( B/ m
  16. ...
    2 O5 A" ^! r: S. r
  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;">
    % Y0 h$ K' @- R
  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" \
    7 ~- \9 J1 n! H4 e; `
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    # ^4 j1 o1 _9 y# N8 g5 b
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    : y9 F- g, u) t+ s0 A+ u* s# U
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) [/ k2 k! M$ C$ m0 X! B7 C
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 w; x# L4 y2 T) |. J
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"2 Q1 S9 r' [. h+ L% ]2 i
  7.     printf("preparing header\n");
    - \3 i& [2 n% a- j% q  k. ?
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    3 Y2 X5 L/ \( G; A/ z6 [
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \* [  R$ i. N' g! x; a* m5 k
  10.             STD_HEADER \, k) ~* e, P7 U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' ?8 c2 o( z: F( C- s' C) w3 J2 h" m
  12.             "\r\n" \
    $ U+ R  ]" K) r# X' U
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , }' j3 x+ ]' N# v
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 n: b; Q7 F% S) _, Y1 s( T
  15.     {
    + F2 L/ i; v1 d. D# r
  16.         free(frame);$ @5 N) I* s: I3 C; x* `$ p4 o  ~
  17.         return;
    4 m3 w8 i# {7 ^' M7 B" X: T
  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" \1 n3 j/ Q, Q" f& s2 Y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \! E% ~! w+ B0 C9 H
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    8 }' g$ ~1 o- f+ u$ b3 a0 l' k
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);! h; Y' U+ S. r
  5.         printf("sending intemdiate header\n");) Y3 r; _& q  t) J0 A. c% G! |
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& P1 _/ o7 u  G, A: n
  7.             break;9 k: |  ~2 f; j% ~7 g! U1 m
  8.         printf("sending frame\n");
    + q+ x% l! |6 c/ N: h
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)5 l3 B% N7 T1 u7 E/ e; y) I; Z7 k
  10.             break;+ }' V- i2 L- E; d
  11.         printf("sending boundary\n");5 r1 N0 k5 C3 V
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");5 O9 I$ H& [# Y2 ?6 N
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( a1 v+ s1 j, l0 [1 c
  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。


/ t% X7 G8 T* R  p


' _; s6 r2 n/ s/ O0 i二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:. Z. s7 O5 F: o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 V2 x5 R  O  [0 B: L0 d* ?
  2. {8 T! Q& B' E  a( n
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    - `9 L- |" n( f
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % s6 v6 L! E4 @' F# B, t7 w* m$ k
  5.     {0 }, R3 L) E7 x7 C7 ~3 S
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    : Y, S% A. F" i" E$ `
  7.         return -1;
    7 d  X* r% `9 E) m+ k1 a
  8.     }) N, ^5 `# O0 n0 Y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    - }& I2 v# W+ V/ m, @' n3 q# W
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 F2 q! _  u# f1 A
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( H- \( A3 v- L8 v1 Y% @
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( \+ ~8 E3 F+ j! l
  13.     return 0;1 D. g. {# t0 Q  \% ~( J
  14. }
复制代码
* {  a6 Q9 t0 P2 N2 M

4 u5 U' y% t- M1 I8 L- n. j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 C5 t) L, m! E+ D8 l5 J2 T% _9 n6 E# _% b! P/ M5 b& L

6 S9 N1 l8 l# L: J& y" J
  1. while(fend > 0)* Z  L8 V0 W& r- ~% y) `6 u( r
  2. {8 P7 h1 N( @# v. |1 _9 h
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    3 X: e$ H; l4 a0 F- o
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ( ^5 \4 _/ m9 x1 ]# X# }* K
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ) L' ~+ A% j  N) C
  6. {+ o4 P3 l# n" q/ G3 H$ [4 O
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    2 ~$ T- R& q" z" ^2 ^
  8. picture.fin = 0;
    $ c" g6 x5 h3 s: y+ K
  9. }- G4 p3 |7 o7 z3 y
  10. else# l- u$ I8 C) S, R3 d
  11. {% w, j. G+ _* q/ j# d* `
  12. picture.length = fend;: L) o( A$ h* _2 I
  13. picture.fin = 1;
    # m! i! z0 h% \8 n3 f; d/ ~
  14. }
    3 D7 w+ i5 C1 y( ]
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 J. ^) b$ }0 X7 B8 G" D
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);# P6 f' K( y& r" u+ c
  17. if(sendbytes == -1)
    ' b- p8 B/ s3 o! ^) U
  18. {
    4 }, L: X- {7 k. r$ L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) I  @+ ~, u: v
  20. return -1;8 q, k* n2 s+ o! z; g
  21. }0 Y1 i& O, b; U( k- b3 a: Y4 E
  22. else* {0 w' R  S2 t) p6 b7 h
  23. {
    , Q! J9 h* r6 j* X! A2 d
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;6 t+ P, H! C- T9 z2 Y9 g
  25. }4 a5 Y  @4 a" H7 Y  l- Q& T2 l
  26. }
复制代码
& ~$ l3 l! f3 t  t2 I- ~  u" ^' q
1 `4 h0 ^$ j5 _4 t3 E5 x7 q


1 e/ ]+ n3 `7 x% _
$ g( q6 ?# C  I3 [9 H0 hiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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