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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
+ g' ~- A/ B, t+ l3 U, @/ ~( [3 R  b6 Q5 {* S; \


4 _8 m/ G& y5 J) N

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 f! N8 \' B4 e& \
' T0 `: {* O' h

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。

: s* {2 U+ I9 W- H3 t/ I8 p& r

2 r/ r1 C; H7 }# c# C

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 D/ \: k- A7 U- O( X

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。


7 A! F2 |) w! t! B. k0 x7 ^一、HTTP网页服务器
7 f! _+ j1 d6 j; q5 o: a

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)
    + K7 A0 \5 k; X" c% k
  2. {8 ~* L% V9 D( G: _& Z
  3.     struct sockaddr_in servaddr;! w0 F% E. l  T" i! w6 R
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    8 ^* [, W+ r( b6 Q% x
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 Q2 u  u- B5 Q: y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    8 p7 D0 t) M  Q- v8 G0 a
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , B) M3 n- [' M* k  g1 O7 e
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    # g# M( H7 X0 O8 ]' v( f3 m5 ?
  9.     int ret;
    & `  P1 i5 ]: B/ T2 X
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)6 H+ S3 P' @2 a0 U) q
  11.         {9 @. a0 k5 ~4 w6 p
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);5 [" F; w9 n3 p! E% D/ B/ q: M
  13.             return -1;
    / q5 I( x$ c' b6 X( g  c3 V5 s
  14.         }
    : C  \: f8 l4 F, Z7 q* }+ I/ R
  15.     int on = 1;; T( B. f5 e+ o" n9 N2 R! Y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)6 a: n/ e  V9 z* R* ?
  17.     {
    7 p6 C# D- f+ _4 {+ \6 c9 Z# M1 L2 G2 \- z
  18.         printf("setsockopt error\n");) E# k! @; q2 ]4 [; E3 a! @
  19.     }/ s3 X0 W3 [9 W3 r% Q% Q$ J
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);5 t8 \3 C; M1 g- d# U/ }4 d. I
  21.     if(ret == -1)0 ~6 J$ {" s( H2 L) O8 P* n5 z& H
  22.     {
      }- M" C0 ]/ Y: d5 ~2 [9 s3 U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . u" N2 I' p# {* v: s8 ~$ t$ V
  24.             return -1;
    & O# t9 a& g$ q
  25.     }
    : w; ], p* ?/ w% i( X' t  m- ]
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)9 R1 r2 w" c6 j7 N1 H1 o
  27.     {
    3 v8 ]  z4 k$ e  C/ a( c# }/ D
  28.             printf("Listen failed!\n");
    7 n; J* g! i2 `
  29.             return -1;
    5 K, g8 o$ O3 v! n0 D
  30.     }/ @. k1 b4 X0 W: p$ ^
  31.     return 0;
    ! `8 w$ w+ m. y. U, k) B2 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);
    + h/ `- E8 \4 d6 }2 Z
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)! h- {3 }" T7 q; t9 Q  c9 \% B2 ^; r
  3. {+ P8 y$ {1 i8 U
  4. 。。。6 x7 |- @" N( f9 u
  5. while(1)
    . ^  n- \( j% _' H1 K
  6. {, T+ s# x: k, p; O4 w- d/ A
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    3 _. i3 |$ h  i( n' L7 l! |
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    % ~: ]6 N: R2 D' s8 I& S8 c* {
  9.     。。。
    $ z) L0 A9 l$ o7 t0 n9 ~
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      @! t( _: ?" B! m
  11. }
    - R  [; F* B+ b7 q0 H% E
  12. 。。。0 k. m# @/ j$ U6 x2 `; C4 o" X
  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);
    . _  K& ?) \: L' t  f, @0 h
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    5 M# d3 w. g! Z2 ^6 ^
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    8 G, L$ \. T5 k
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;: j, L5 y3 w! v7 [, }! W9 W
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);1 c' _+ l* u. l4 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;3 f$ J3 N7 x% f* {; c
  2. pthread_cond_t pct;% U0 U# B8 G' e  X7 I/ C2 f- ^% |1 K5 w
  3. int main(int argc, char* argv[])  Q! U6 }) \7 n7 z
  4. {
    8 A- D+ v& G! A8 |6 F
  5. ...
    / _! e. N9 t& N; q6 X9 Z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ' \0 x7 \9 T  q+ D& o" m
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ; a" c4 r( F4 }/ s% C" J
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    + T! X' }+ X( w/ _2 F8 v
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);/ S) Q/ `7 ^, S0 w, {
  10. ..., A4 N1 ]- ^) U) d% F, C
  11.     while(1)* I7 x, c7 [; X4 p/ |
  12.     {
    ; Y) K8 w) `" V5 w3 F: z" Y' F
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % G: c5 t  o5 K5 l# ]9 {/ K
  14. ...
    3 V2 C7 p# s5 Y: N5 {& ~
  15.     }
    + E& Q; q! M/ `+ o, i
  16. .... c8 }' r0 ?9 k4 v+ Q; ]( D
  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;">+ _  }5 f8 C6 y# P5 S0 B
  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" \& u6 b- B; q7 N
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    + }9 J; Y6 }* c2 @
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \$ ^, f+ D7 t8 f& f. e% r0 P
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    8 y3 P' g0 }6 E) i) l0 w
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    : I/ G: Z# G0 T4 V  ]& p  f- i" J
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    # k* `! u- G7 e: X' x7 ^1 Y' c
  7.     printf("preparing header\n");( W% t5 m$ u. ]) x* }  ?
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ' n' o$ o* j5 X5 I$ i5 P4 x' k
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, i9 A. D* w4 Z, u' P6 B
  10.             STD_HEADER \* i+ Z% t5 ~! ^. f
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 S, T( d: W9 B' [6 V! l1 n: ?0 M
  12.             "\r\n" \
    1 d$ C5 u" v0 c0 I, M; j& z: H, ]
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / e4 y' Z7 F- W0 o( }# @
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / D" \5 d) S4 W% D( r
  15.     {  v/ X8 \& i6 u* o
  16.         free(frame);
    7 D" y8 o9 V3 Q: ^+ y2 z
  17.         return;
    & y% ]- C2 {3 n9 h
  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" \6 e" i! |# a: N
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : ~) _' s4 H5 m
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \. \9 x! d: _4 ?4 C( l7 r% @! r
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);5 K# y0 L" D% a6 S' y! K
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , O) L& r8 _, B; U, T4 [/ T
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! ~* w; ?+ T7 H( m4 o
  7.             break;
    ! u& O1 Q  f4 n+ ]. H
  8.         printf("sending frame\n");
    . R& z$ h! x4 _. q
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    3 e* `9 k+ g3 @3 r
  10.             break;
    7 e  ]; \/ h7 t% b" ], w5 v6 t4 D
  11.         printf("sending boundary\n");  u) A4 r+ q( G! q. Q. H
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");1 F/ O: i% i; f8 h+ h9 ]5 X; T
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! I* ^" Y$ }3 ~  T' Z8 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。

; X. F; n% |" C+ n

  e9 X$ y/ J/ ]" P5 f- a2 K5 }
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:+ m( a! n% \% L0 l9 y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    / D# s2 W0 Q2 L9 j- |! ^
  2. {
    - t3 e, f/ x$ j! q: Z6 Y
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);9 p6 `8 ^' Z2 K" X
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ' c2 ?( j0 [& d! W* [
  5.     {
    8 S  F$ N5 s. r' T% ^: [
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: K' {% z( b" H! `
  7.         return -1;
    - Y( d. C- h: i; |& f
  8.     }
    ( b7 n3 o& z5 d6 ^
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    7 _- k! B7 I% _. W) H% d
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . p) F2 v) i& d7 u" e; S7 w
  11.     addr->sin_port = htons(port);$ _0 N% C) S7 t( u$ r$ l. }
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; l) b+ i: ?  V( T
  13.     return 0;
    4 L  f0 g, k  _0 E
  14. }
复制代码
9 r% R1 s8 J! P2 i8 E) w9 C2 D

4 ?$ B" W5 Q. k/ ?3 D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:7 t4 M5 v, R! s, \3 y9 `+ r; V
! u1 S8 K9 O; C6 ?" k! ~

/ c/ m! _# F8 E; i: k$ \- g5 L0 Q
  1. while(fend > 0)7 q8 q& `/ k" P- C- T7 A
  2. {
    . D; c4 g1 ^$ s! L. F
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));+ u! V+ ~4 o1 _* W4 Q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    1 c* T# l( W1 ^4 B, T& [$ r$ U" o
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)) |1 z$ a% F: L. _
  6. {
    9 D: c. k4 E" J3 @* t/ _) l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;, ]5 l* X# [3 R# |
  8. picture.fin = 0;
    8 E% d* r8 Q1 ]$ r: u
  9. }! B/ a5 S  z9 j5 o$ p& N4 }! O
  10. else
    1 D7 A% c3 U0 z( Y
  11. {6 ]7 s+ ~0 V, s/ M& a( y! A# T
  12. picture.length = fend;
    3 e" v8 V" ~: A, f
  13. picture.fin = 1;) G5 X1 s$ w% f$ B/ H# y; k
  14. }; d0 T$ K  F, j% R* u* L) n0 g. l
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);; Q3 U$ G6 M; y. Z5 |
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);+ x# T+ w7 s8 t. S3 C$ d
  17. if(sendbytes == -1)
    5 Y; F# L5 E* G1 K! S% x) G
  18. {5 X1 U( u( G% O! H/ d
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");1 ^& u4 S# @; n" Z5 g' ]: e0 U
  20. return -1;" ]' l; H- m9 u0 C- S! U& F6 S
  21. }
    * W9 P, U) q) W+ ^
  22. else
    9 J( n" L! U  v8 ?# `; {$ I
  23. {
    8 u9 F9 I" a' s1 Q( e1 C
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% v! g" l( z  G2 ~, }
  25. }
    8 S; _  R7 B5 U) f- t
  26. }
复制代码

) z& X2 t9 h5 t+ e4 Z7 |8 B0 H

1 ^6 A4 |" A1 q/ O! Q! e% e8 O
, g. `  q+ `( ]' F
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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