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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
$ s: P: r' [+ u9 I8 E! F
9 p% O/ p9 r) X+ B5 w& u/ b

3 _9 D$ X; f! g" c( A% R

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
7 L7 R' k  @( U  c1 I/ W5 F; x4 I
0 K  C4 J" S1 Q4 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。

7 V0 R. d& c3 W; P# f# J

( e( I+ Q( d( o  k7 O/ r

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。

    2 `' p+ f9 T0 G9 T

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。


5 ]5 ^# ]4 A0 [/ p  t一、HTTP网页服务器. r$ n" v, F# T; ~1 |( A4 e

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)
    + ]+ Q* D2 n8 G8 t  W
  2. {2 S3 k2 s9 b* h3 i7 N$ E
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ q: G, M% K% w
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);2 y) R$ W& t% \
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ O% Z# t* n6 q; K7 F  r
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% F# Q% q( K3 L4 W4 f& x
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 P! M2 O: Z. k
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    : L8 l7 e+ R# N  z
  9.     int ret;) ]1 [# x/ j) J, E  z- c
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 b/ w9 i3 B, x. R
  11.         {; W  P( M$ E, s% E& u( g+ h9 Y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . c2 g4 j+ h( H
  13.             return -1;/ {* P0 G. D; ?* S& @
  14.         }
    1 m" K0 |3 T8 a7 ^3 d
  15.     int on = 1;
    # e+ |3 E* o6 u& Y, g2 @) |
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0): W3 g8 T0 e! g  b* `1 l
  17.     {4 o! u& S( P: Q6 R+ \
  18.         printf("setsockopt error\n");  }, Y3 Q6 o( K7 i7 s$ A0 M
  19.     }8 Y( P- `) d- R' j0 H
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # k  p3 K. y0 u5 i: O
  21.     if(ret == -1)
    0 W( `+ V+ c! h3 O1 F, E% r
  22.     {8 W7 y5 g: t7 [% T
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % ]1 z0 g3 y9 v9 ^/ M% @. b
  24.             return -1;
    6 F& l( I1 L* C& ]$ _% b& w! U
  25.     }3 P4 E6 Q" H! M. o3 ~
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( T: p. h* U$ P' E9 p) d& A& S
  27.     {
    % {3 a% H# i1 H" J
  28.             printf("Listen failed!\n");. u4 c/ c; B: L
  29.             return -1;0 M# Z0 ^9 P/ O7 Z# j( F
  30.     }* u) p$ p! g  S$ j0 a1 [( N
  31.     return 0;
    ! z% k4 p% m  a* {
  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);+ Z( n7 x; o3 _6 i, `
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    3 A1 m6 M7 a" W$ X
  3. {
    , M  w# |9 g" U/ ?" t
  4. 。。。/ W1 b8 @0 R( U) K3 b
  5. while(1)
    * M" a) T: r* ~  H
  6. {
    : S+ N+ ]$ g0 U6 M3 n
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    5 r: N& T! j2 ]7 ~  j% ~
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    " O" ?  U% J* ^, C- N# o
  9.     。。。( p( ]% t( k& S7 X6 ~
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);* u; |9 F# a" V1 J1 \8 m- f
  11. }6 Q7 N0 Y/ N& M) z" q+ {
  12. 。。。- y4 S* t2 y6 t9 S# C7 }! o' p
  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);
    * l# w/ J) ^( @* B0 M) l' V
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    7 |, m( d0 ?+ l  F( F
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;4 x6 s: ^4 ^/ B! z6 X
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ( S, N8 a/ @% M" O4 r$ _2 @
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    $ w& x& p: G' a$ a4 [# i* F1 ^
  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;; u0 h! y, L+ F9 d
  2. pthread_cond_t pct;
    ) }- n% `& |% A% q, r  ^
  3. int main(int argc, char* argv[])$ u5 d# [8 d* d% o
  4. {
    8 @1 s3 g; j. |- u+ {* q
  5. ...
    * k! Z# |; w. z9 d1 J
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);7 z* l1 q' A4 C
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ' a  `, G9 h1 }7 m
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    : Q: Q4 u% {6 S$ q3 F- s% L  F( d
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);( Y, p# R4 G) G/ ]
  10. ...
    " @  c9 w! T4 d+ X5 b- T
  11.     while(1)
    5 X6 h2 p# h3 d: D+ [9 W7 D! c7 j
  12.     {; Y6 W! f8 p: U/ B, X+ `
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) ?& [% D# [9 l6 Q8 o
  14. ...
    . n& Q8 M8 _9 t% J8 Z
  15.     }" |! \; |: T/ A1 c# Y1 {3 ^
  16. ...
    : D7 Q2 [# Q. k4 @
  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 h* A0 x9 H3 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" \
    ! M( R5 z5 w( [$ h' g" g" Y6 D
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \( G2 S5 n0 u- _9 o) \+ v7 l5 H; X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ) y# x5 u& A5 L5 E
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \9 g: A9 e/ ?: V
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    / Q6 X/ B9 Z" ~$ d; x
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ( e4 c# Z% n0 q
  7.     printf("preparing header\n");4 y3 G# h$ ^5 d0 X& b. _
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \" w9 x0 Y( \5 |4 a7 S
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \; N5 J0 S3 T9 i0 e- A
  10.             STD_HEADER \) F; k8 f; {- D5 U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 V! x4 u9 C, B7 n9 l. k
  12.             "\r\n" \
    9 Y0 S5 Q) i3 ?
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");5 T) j0 {1 {7 Q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' `2 Y$ n3 r. k+ E1 K
  15.     {6 v* _$ g# l$ C
  16.         free(frame);, z; I# O+ A* g' e
  17.         return;
    - i; _2 W  Y9 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" \1 \. q$ ~0 s6 `8 V, F' Q  n! e" R/ o8 p
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    / W# H, M1 v5 O& R3 W6 D
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \$ i1 T) H1 T0 g  U8 D
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);2 S9 C; j  d& @7 j% ?; s
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 `" p( z3 z1 D5 {$ m  l
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 {) Z+ `+ c% U& b# y2 e, G' O# u( L
  7.             break;- S( D, Q& c8 c- P+ Y5 P( T
  8.         printf("sending frame\n");
    5 }) t$ x& o( ]2 Q6 K4 \# o
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)& c0 s1 @6 y: f8 s
  10.             break;' g% W* r' s7 K
  11.         printf("sending boundary\n");8 g# [: A8 y. }2 x8 Z7 {
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, v3 l: r6 q) i0 o
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' H& Y, h: B8 q% g+ b( o
  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 t2 C" [2 P, N9 ]. ~

0 u7 x8 D) m8 X$ z6 B
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
4 |" @$ [# b8 ?1 X
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
      Y1 |$ n! w2 H
  2. {$ P" q; P& N! h5 e! @. m& V' r
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    : Q& f9 i7 M0 @/ o" o8 b& D, J' T
  4.     if(*socket_found == (~0))
    0 X' A$ X2 Y( {- z% ~
  5.     {
    $ S- c) A( @3 k6 I5 r( w
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    6 O0 e: j1 {9 ?0 r/ Q3 _
  7.         return -1;
    1 s* S0 u; o  H+ j( N5 b6 {
  8.     }
    8 ^- t$ x; @0 a1 S2 n* Z
  9.     addr->sin_family = AF_INET;6 x: ~. f# Y+ a# j/ f
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . P) v7 m, f/ [
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 X. D* n9 d* m! P) V8 \
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);* V4 p! R8 v2 i7 @' f# o; [# w9 I+ x9 L
  13.     return 0;
    5 D. }$ N% t4 H! g1 ?3 M6 F; n. [6 g
  14. }
复制代码
. Q2 E! x. [" B2 {( J
" _/ ]! r% j! V" X
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:
0 O) U8 s# W* l7 c$ `& }' B
+ L5 U1 y8 T8 Y  ]+ ~* F0 m
% }3 R6 [. x( U$ w2 U! d8 v; e
  1. while(fend > 0)& M- v# @: C' q
  2. {
    9 X9 {4 s; r# T5 Z4 h
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));$ g. h* v8 R% u/ G
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    4 ?: Z# @( O5 x" ]
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)$ |2 k: U- G8 A7 n2 Z7 r( r# w
  6. {
    , |5 Z! G+ O0 ~; \4 d$ ^' Z" {
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    , f1 \, g8 U( C( U
  8. picture.fin = 0;! q: }% l& v6 j
  9. }
    7 R* P+ Y0 x2 Z' L, v9 v! y
  10. else
    4 r& q! b3 s5 L) K; l  X% P- {+ U
  11. {! q- I* E3 i9 H( l% r: Z
  12. picture.length = fend;
    ) x, o3 J, X3 d% Z
  13. picture.fin = 1;* a% x# y$ r$ ^' q  J! e
  14. }
    , E% u* c6 e8 q2 {8 _* t- G! u
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 E' p- |, b% T- ]% c9 [
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);- @$ O& D3 ]; `) e
  17. if(sendbytes == -1)
    ) [% [3 y4 O% T6 k& a2 V
  18. {
    . \+ O. H: E7 r) F
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");3 C/ t5 O# N8 j6 i3 ]" T
  20. return -1;
    : d, _  `- O- G& C- g
  21. }
    $ ^; g. J7 V% y2 X& X
  22. else
    , x2 ]8 e- U: ?! e% @% Y2 `  z/ s8 x8 T
  23. {7 R" T2 @2 r2 b" g" f% E& C
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;$ W! a* m9 Y$ G+ o+ L: J* H5 D, O
  25. }
    : @6 g! m- T- x) N/ ~% q
  26. }
复制代码

0 H* V* H2 E* O6 O
, D" }" H  X2 u. I1 [+ i. t' Z0 u


2 L2 I- m% b8 O, o5 ~
% P4 b2 [, t. w- D7 H0 [: jiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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