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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
! T# D2 f( v4 C  N1 P) [6 g: K! S) C! B' r2 R4 f1 D0 G  p


+ u6 [8 S" W5 m0 M0 c* G

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.html9 _. r/ L' d. z" V( j
* o' m- ~7 i: O: ?' i; y9 R

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。

. i1 f$ W9 J4 ^; N


% m5 w4 [" I7 K& b) u% x

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。

    ) A1 f% s: C" a* r# B# u

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 t* m: z3 j5 @( K( q一、HTTP网页服务器
+ R1 n# N1 X, }5 D: Y

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)
    2 J( N4 @- Z2 |! D
  2. {3 S8 Z3 B1 f5 j
  3.     struct sockaddr_in servaddr;  I$ n; J" H  y( H, A: Z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);0 d6 G, l1 Y: W$ R' _
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
      F2 H4 h  @# c; [- T+ i) F3 X2 ~
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;, g* j0 A! s( J: m
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # b" z. ?" \2 [% J$ j$ B
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    " ?+ h  ]+ d( h5 W
  9.     int ret;
    ' k- h) B) O1 g: ?
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)6 p" r/ |$ H# F. }
  11.         {6 O# v4 n0 f! a6 n: e
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);) h) P0 O& j0 S% T8 b9 T" q" X
  13.             return -1;2 V. X$ p' C7 b4 F
  14.         }1 `  H# V( B/ d' d- i
  15.     int on = 1;
    9 h* {" ^4 z1 H+ O/ D- ?6 P) X
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)' L! D; r2 J2 o
  17.     {
    , v3 j4 L' c: U& ^$ x# K1 s/ A- N
  18.         printf("setsockopt error\n");
    6 Z8 I4 I" b0 U
  19.     }) V$ E2 t0 U; o+ F3 x
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);0 Y- L7 X7 Q! U. O$ B7 m1 Y
  21.     if(ret == -1)2 D8 ^& R% X; K$ b3 O
  22.     {
    $ T7 Q/ A$ I) o; ^
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * V$ d  F) E/ `8 O; Z7 n1 b
  24.             return -1;5 l$ s6 k$ ^6 H  ~
  25.     }0 ^, J/ c4 U3 ~5 T$ u. i
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)7 x" M+ Z& N5 o9 {# {
  27.     {% [7 u8 }- i+ q4 M8 K' ^- _
  28.             printf("Listen failed!\n");0 K& Y7 h" J& `3 J! F" T" m
  29.             return -1;
      O* @; Z# l- `. M
  30.     }+ X/ F3 n8 ~6 j) V3 i9 L5 j! ~
  31.     return 0;
    9 p/ b. S0 ~- o! 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);# g9 K# M6 j/ g" N. [6 G
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    : n' F7 Y) B( a9 B* b4 \2 R) y  R
  3. {! j# @+ I- ]; |6 W9 j& y3 F' h
  4. 。。。
    3 ~, Z- B2 G5 \* t5 N* H
  5. while(1)- i4 }  K4 N" o6 c+ k
  6. {
    5 S1 u% \$ z& r$ O  l$ U
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    9 h0 ^+ |0 B! ]7 e+ J9 F- m* t
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ! {/ O, C1 g8 g8 f5 Y
  9.     。。。1 c. ?3 O: X) W2 I8 _
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 `+ b% ^& d. c* ^5 `+ x$ ?1 L
  11. }
    ; E+ u2 O( p  I6 O
  12. 。。。
    . d4 ^5 @# ?2 O. f
  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);$ Z8 g+ g& s3 D( t. e, Q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;1 I* c: J( H/ o4 r% C( O, \; Z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    $ U2 X3 L6 Y4 q- G5 [8 G
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;) z6 x" Z4 c, p& c1 s! K
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);; ]& i  ]& @+ u/ s! ^
  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;
    ( R2 G# u. U6 ?! N4 C" j
  2. pthread_cond_t pct;
    ; A; I& ^# Y, S# K! x
  3. int main(int argc, char* argv[]). P5 I9 u9 q% C# o( S( D7 J
  4. {
    + R6 s+ c, l: X( w5 D9 X
  5. ...! x* u  o' e. M$ U1 |, v
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);5 k  H2 n3 S1 c
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);0 W4 p( o# U! f; u& F+ U
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    4 }: Q$ w. H  b+ [3 w) L/ K# ]
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);# C6 ~6 p+ s/ Q( ^% l
  10. ...! M8 K9 ~! z1 `- Y4 A- ^' k
  11.     while(1)
    ; s( D5 j) e6 x) U2 y
  12.     {5 w5 j. Z9 y+ D! w
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);& u' m, t- P; @& \' q& }  w; _7 Z
  14. ...
    ; ?6 A! `8 L8 C0 b" f0 Y
  15.     }- Q7 V; u" I4 ]; J
  16. ...: S% Y" b, c, |% Y. O
  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;">, k, H9 X. s3 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" \0 q. ]! U+ n5 S; N: ?6 _: W0 s, i
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    3 P' W, C. {, n6 b
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: k9 ~8 g* g: l( K$ l
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * U: C/ ~/ }2 b" d% I; Z( Y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ; q6 R3 o9 J# Q" D2 ?
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    " c7 }2 f% b7 n3 O
  7.     printf("preparing header\n");
    , k/ i- j8 B8 @) _* H/ Q  j, w
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \( ~) k4 `% j9 l+ i5 \2 p
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \) f7 f  T+ r  `5 {* v
  10.             STD_HEADER \$ ?! V$ a& |6 J4 O. I' i3 V- T$ f3 c
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 J0 Z) F( ?: E4 \$ H$ j
  12.             "\r\n" \4 Z- N4 Y  _, \, H( m* A' y
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");- I- L$ P9 {: c; |6 s! B
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); X! {6 R# w) T
  15.     {
    9 M9 J6 P, }9 J
  16.         free(frame);
    % p7 a7 ^/ M# Y6 F
  17.         return;( B/ L& G- s. L
  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" \
    $ u! a( E5 r) A; v0 r! B
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    % x; C) O# x7 V3 v6 [- t9 S
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    2 k: g0 m2 \* Z, _0 |" q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    / i5 n0 H" r; U
  5.         printf("sending intemdiate header\n");( k" j4 w. v* S# W- T
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 W# h4 m. c' ~) U
  7.             break;
    " ~2 Q9 ^- N& y
  8.         printf("sending frame\n");
    4 S9 p2 u% e- |) d. w
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    * F" m9 l( K& l$ x; V
  10.             break;# G1 a6 A: I+ Y* a. _8 W& Y" y
  11.         printf("sending boundary\n");. p2 h6 V% f% x6 ?' Q; n5 ~
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");+ l6 e6 K1 b9 C' ]7 Y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & K% r/ ?* W+ h
  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: h9 t/ X7 f& m

& x" P% {+ r% \9 x, ?6 u
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
; H: `& B* A8 R, @4 i' `2 d7 m) h
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)* Y' [5 y9 G% O$ L0 @
  2. {) |. t# P: K& A+ h8 ^7 i
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);! G, E. i' B4 k# e
  4.     if(*socket_found == (~0))
    0 f. Z$ @, f2 h- i. z
  5.     {  t' t3 u9 S" v4 j
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    % ?6 _: J( n9 s: m- T8 g  J
  7.         return -1;& }) [# j% s% F0 a, S
  8.     }! }. R( Z+ @4 |: g: `$ B/ Y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;, m: q9 r5 o4 ~
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; y7 N. ~' x+ K( Y
  11.     addr->sin_port = htons(port);# J* E+ e6 P6 ?- D
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);, a0 W8 n$ k) Y
  13.     return 0;0 s' A: n& \! m
  14. }
复制代码

5 i$ I! V" b5 H1 F; f; ]; u
, v" ~1 G9 R! P* \) d6 o  Q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 t% G0 t+ {& Q) ~! @1 X* V+ z; H
. G7 t! T2 V! v% U/ M: n# L* H3 j+ O9 j" y7 s- C& x( S
  1. while(fend > 0)& H; p5 o# c5 t1 U
  2. {
      B  O- e9 k4 p6 D* g
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    * C3 n9 ~/ h" N# z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 W8 o7 `+ G( X; H! T9 u* N
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    # |) K: j1 y3 J* ?9 b
  6. {& P! a3 b' Z2 n! g
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;; X: H5 Y/ A) M( G% O
  8. picture.fin = 0;
    ; `+ O7 Q4 {5 N, t( b( [
  9. }0 q+ A1 r. E- u6 S  x  V( s* S
  10. else
    - e  r8 F7 j1 I4 m/ b
  11. {7 o" K" w& y0 a4 M
  12. picture.length = fend;; ~5 }0 A2 H4 R5 s
  13. picture.fin = 1;
    " r5 |/ ?) `/ u/ B
  14. }, Q+ X* Q" }8 a" q4 o7 \
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);+ n; \1 z+ ^! R1 P# p5 `" i
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 g2 n; M6 n* {3 s7 ]% ^3 j
  17. if(sendbytes == -1)& d, N- ^, k' u! }+ n
  18. {4 Y/ D. K- Q2 O: y6 x
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");' R' D1 W2 V; V% N
  20. return -1;
    9 _8 O/ e4 y& Y
  21. }( g; ?! N9 W! c( Z# x+ _
  22. else# n4 p1 m/ I9 E1 B2 }% w
  23. {
    ) k6 Z+ T: r: ]4 @4 f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;$ K0 {3 d) |/ w" n
  25. }
    8 ^% e5 d$ v' C8 X0 ^
  26. }
复制代码

- [1 S. p3 r* M
# `$ e( i3 r6 O4 O( R' ^


/ X% b) `) y* F& B0 z9 }: m3 S
$ x0 A' k( \' N, y( l# uiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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