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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
+ U2 E5 A2 C* k1 N6 m
( {4 U: w# f: E2 o


! m( E3 B1 Z! E6 Z  h

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
% g# T- J% f3 a8 z! }6 T
2 _8 o3 X& h, \+ o5 [

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。


  d9 X& ?; Q0 |; L/ Y! u3 y8 X8 ]


' R2 R$ L5 r7 M2 B- b. 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。

    5 F2 t& J* n3 `% c

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。


6 h/ R6 d  e" q一、HTTP网页服务器
7 F! X4 H* a0 `" n& H( 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)6 e# a# q! b3 U& b* G
  2. {
    & m& |4 R; H1 i  f7 G- F( W1 K: Q0 ~
  3.     struct sockaddr_in servaddr;7 m$ j) X/ ]; _- T- A% q6 T. r
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);* i0 ~" Q5 h: ?1 b1 E! ~  w" ]+ L
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));  r5 e6 D" w- j/ _
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;& W& P$ \" G! `, h, d4 X
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);0 J& T; ~4 N/ `  r* J* S
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);* ^( n# S+ A. x- h! O; j$ P
  9.     int ret;5 K( ~0 z+ w/ d
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)1 Y( J5 x$ v+ s& e
  11.         {
    1 T  ]/ X* O" L6 ]( F5 H5 g/ b
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);1 h9 {, n6 g" Q. K4 r8 M
  13.             return -1;
      P% V6 v0 h* H
  14.         }
    % j* L6 X! H, O' z( y4 j
  15.     int on = 1;# B$ A; i8 ?8 @
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)  ~) i' h; y- s, a% R. @0 m
  17.     {, M: A3 \5 y  b6 R& w5 }0 o" ^
  18.         printf("setsockopt error\n");
    + t3 r# N, j$ w7 H8 y$ R9 f# D% x
  19.     }! l- w3 f. N" R9 \) H, N
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * F* [4 o. J1 _/ q* e1 q2 v
  21.     if(ret == -1)
    / N: |# U! I; d1 {2 G: a' r* P1 X
  22.     {. d6 R& p" k: W+ B. z) j! k
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");, Z+ a5 Y& `4 c0 D2 @
  24.             return -1;; E/ y' I  p4 a. F1 j# ^/ Z2 g8 H
  25.     }
    : ]! I" v& d$ I+ R: T/ \' |& b
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)# ]1 @/ F4 \* V+ t; D
  27.     {
    ) ~7 E" t; |- S1 r+ J5 m
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ! k* H3 h4 |) ^. c2 z
  29.             return -1;
    * H: S5 h0 }! Z9 c* b1 Q- Q
  30.     }& z$ s( v" x) P. h# I: O4 ^
  31.     return 0;5 x' u) ?5 R) o7 D7 B4 u% k
  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);6 G/ b! _- i, w: {. U# J2 p  N0 h' h
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
      s* g$ e$ O* z# U) i
  3. {8 V( x4 ~7 T9 ?7 {$ f4 d  @
  4. 。。。0 v) W2 L' H0 `/ b! n
  5. while(1)
    5 E. s  }1 K+ _7 X5 u
  6. {7 r9 K7 A8 a7 `8 z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
      N' k) w. h6 i  R. m; c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : n# y7 _* O/ l
  9.     。。。
    1 v9 I* B( B7 T# T# \3 I; ~" x: ~
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);# N$ l8 Z, q, d1 r
  11. }- q% Q9 W1 U0 G9 s% i% W
  12. 。。。
    $ p) D# G/ o) W; H& Q, t, i3 U
  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);
    , N5 b7 O" `( f/ w
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    : F  M$ e8 V$ ]$ x6 s" G% [
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;. g/ ?( Z- p; L1 i% o" u5 o
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ( K. o  L- I; ^6 j& p' W3 A
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    . H8 L+ D6 \+ q
  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;
    1 o! G+ M4 Q$ T! Z. q* @4 l
  2. pthread_cond_t pct;
    ! O6 }0 v/ t9 v
  3. int main(int argc, char* argv[])
    % w2 g1 M7 n- i( \# k6 f8 C
  4. {
    ' t: U$ D  x3 n: R
  5. ...! r* G! L/ I1 H/ y# U
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    , J) u5 z( Y9 S' }1 L
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);1 I3 U8 u% X+ F& |, }
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ) n% l" m+ `4 A& J9 A4 y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: C+ y$ W8 \0 H) M* `
  10. ...
    $ U, V' ~9 p' f% M. e
  11.     while(1)
    + X4 {( l8 p( h: T$ x* V3 R" F
  12.     {9 T; j2 s. M% }. M' z
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      O9 V- D1 v8 B
  14. ...
    0 x0 o% h7 Q# b6 r. v, l
  15.     }: v3 s, X: z& Z# V' L6 h5 E
  16. ...! u4 `8 D+ [) `* 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;">. R  X5 e$ K5 s$ p0 c
  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" \5 F5 d5 Z$ D+ o- k% R9 D5 S  R1 O
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \9 Q8 R$ z! e1 J$ h' e9 u
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    8 t! p! A; F8 T, c; s8 b. o* q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- n! T. A# B5 o6 @
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"$ s( q" n  v  I; M/ Z# w: `; O
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
      r) p0 k7 w+ H' u$ p" t2 v0 z
  7.     printf("preparing header\n");
    ) H2 r, `& f  T2 |9 @$ j) J
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \1 J, k: D/ Z5 h" h3 G
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ' p" w* U9 C$ {2 T- k' S
  10.             STD_HEADER \. j  Z9 `$ {5 ?  ?
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \% b9 Z0 s) z6 k8 k4 {+ K' k
  12.             "\r\n" \
    7 e. ]$ @& g6 O% m9 U' _0 s( P
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' K- g# x5 l. ~- T" N
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 u# Z) `7 E' Y6 S+ e9 `8 L- a2 |5 _
  15.     {
    + w: t& d  w: H! t
  16.         free(frame);
    7 D: q! _4 J0 J/ u2 J
  17.         return;3 b+ M) y' q! q& r: \
  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" \. g+ g) i6 H9 I' K3 A
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    8 }' [- \- M/ m% X) h
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ) S# ?4 e1 q& n0 `: G
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);5 Y& {+ o6 e, E# M
  5.         printf("sending intemdiate header\n");/ I# ^! h, Z0 H, e/ }% A& g8 ~
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" G3 n4 ~. N- _" [8 k
  7.             break;
      @& D5 V/ I. j- T8 q
  8.         printf("sending frame\n");8 _+ t* i4 m7 q- R7 F
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)8 d8 G/ g+ P  e2 R; q
  10.             break;
    : k: v& G8 Q6 e
  11.         printf("sending boundary\n");2 ~8 s8 V2 U  B1 I% S
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");' W( l- @+ v* s
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      j2 I$ {- z% |- |
  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。


% y% y3 j: k5 A2 `( i

7 j- ^+ M8 e2 b8 l: z
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:3 Q' e. l- N* T# l" ]
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)- P; h2 j( f6 F  u
  2. {0 r3 ~) ~% h/ h4 J# }7 j; A& A- \
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% R" `" J/ _* i; M$ k5 ^. K
  4.     if(*socket_found == (~0))# H7 Z" A3 r, n
  5.     {
    9 q' ~" M# F) p& _. c
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");! v8 f1 }3 C0 k, q) P' M
  7.         return -1;
    , W$ o7 b2 m0 R. Z4 e6 g4 u
  8.     }, m1 ~* ^$ A# t7 C8 G
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    # v6 C+ J# H+ t) g& Y
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; }( T. A: Z2 `6 |2 D
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 x9 a* l! K8 t; D
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " z+ X8 Y7 U6 f! A* d
  13.     return 0;7 |) b) J. H+ k7 L, f( `. [
  14. }
复制代码

; s3 N; c& B3 `$ o, g& g" a) d+ s/ r& x  R0 t( e
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:
  S- ]& I- \* ^$ [" B) ~' I
+ B# ~, R  \, i1 p
; D) d, ?6 I' E! d
  1. while(fend > 0)
    . Q0 s  G; J$ l
  2. {+ T+ ]" t0 v' J
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));6 c+ E1 F/ z, T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);3 J7 c8 w; B! c: _6 ~8 X( U
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    + ]( z' G1 W; V
  6. {  x, P6 l0 Z* T
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ( [4 Y$ N/ _' [8 W" C+ _
  8. picture.fin = 0;
    3 @% g3 Y4 k- t# I
  9. }! F4 a0 ]7 \/ t
  10. else2 u+ _! H# C7 W' s. ?3 \
  11. {1 V" K6 ?: ], g9 _5 [- [* n5 E
  12. picture.length = fend;# I7 t" s0 P4 @' u% Q- q6 J6 e
  13. picture.fin = 1;
    ; O) B" t6 D4 o9 v7 N. B
  14. }: A* ~2 G' K# o, q
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' }1 ~' v; q% N. d- R( c7 N4 K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 i! W, V4 `3 o; D+ q% i
  17. if(sendbytes == -1)- _: K7 }. S5 A' J
  18. {5 l9 s, W" z9 }8 ?5 k# Q( u0 m, ]
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . C) M3 Z! _% M4 {8 p6 f. P6 N
  20. return -1;( b2 \3 W# h$ M
  21. }
    8 e5 L! m; K0 B
  22. else
    % n0 H) n4 s9 r: D
  23. {
    - |; H+ @, Y+ p/ }. c& q; ?
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 E9 z5 f7 y8 C" d; g
  25. }
    % X$ m* J, P8 ]4 a# l
  26. }
复制代码
: J& |' e! G  E' u) {

3 ]0 X) I  @. {* d: Z0 T


! N+ E7 e: u! f" s4 f- z# D; V
+ ~6 N: X  I6 [) [- HiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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