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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 ' D9 W: a$ l$ U7 u) r# |6 y$ X
& z  {' u7 Z( z: ^0 d


5 r: D. W9 ]) J4 B$ y( U

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. S/ G( O5 f7 v, Z  ^

9 j$ l" E- k$ T* S; ?

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。


* ^6 k5 Y2 e2 {/ j

! e% f5 u" [0 Q) A5 v$ t

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 G7 i4 x3 C6 {; `0 g3 ^9 [# F

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。

% E4 _1 b/ D7 X1 q2 k
一、HTTP网页服务器
% Q9 f2 Q9 {7 S) i

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 d/ X* y7 @1 T( r6 Q1 ^' r
  2. {
    - C+ C$ e& k" B" |
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    $ w& f' a6 G# V9 `* n
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + T% w: h( Y* X
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));5 L: |" t- g" S: I
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    5 v+ w0 s4 N' |, K, `) d, [
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ A3 P5 q& ]; F
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);* ]/ E0 S0 b6 A7 p% c6 `
  9.     int ret;. a% M0 ~& O1 n% E8 a$ b
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)1 S7 z5 J, n8 \3 n
  11.         {
    * S7 n1 b# F- w; v6 ~
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);& {8 N# w5 k8 B9 x* U2 ~; Z( ?
  13.             return -1;6 I8 E9 N+ f; @8 k% z  I; N/ F  b0 G% ]
  14.         }
    9 `% x( _3 ]& a& e8 I: U
  15.     int on = 1;
    ; a4 {) r) I: i* \
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0): y# C5 h- k% Q$ F' [: w0 g! d3 N% i
  17.     {. ~7 [$ [+ Q! L. f8 Q! G; r) l; L
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ! ^! E8 S& X) O
  19.     }
    ; o: W  u( K% f3 F+ e
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);5 |) p; p3 N$ m' O! ?
  21.     if(ret == -1). e, h( {0 x: z) o, B5 c0 I1 B
  22.     {
    1 l6 [7 n- o3 b# p4 n8 z) {1 R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 s# M, i" k* _
  24.             return -1;$ Z/ q; P6 i; Y+ Z. \8 I
  25.     }4 D* z0 g5 Y( O! x
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)" z2 I  X, A& m2 E( f) F( C# i9 Q
  27.     {
      E1 D  S# t$ F) C5 x  c5 y/ {
  28.             printf("Listen failed!\n");0 a5 u  [  M5 G2 R
  29.             return -1;
    * w9 F8 T4 G: K
  30.     }
    0 q; D1 @- s  O0 S7 O! h
  31.     return 0;7 {2 o; j$ h& ~. t( {
  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);
    0 g7 b  r) r; k' e$ X) @$ E( s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)5 R5 o) D% o+ y1 I4 r) k' C
  3. {
    ) w! a: R8 A# N' m, J# [
  4. 。。。7 o. a* g& P. l
  5. while(1)
    9 `- B$ h) d2 L
  6. {2 Z5 @- g7 o, m# K. B* I
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);. Z9 K% i7 }2 s6 z
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");! q# V$ K! L7 E/ K4 s
  9.     。。。/ f  j) {- D1 X  _" r+ p2 t
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);  B! Q- D  d' `! [
  11. }! b' k1 l/ ?9 V$ K$ q% t) v8 A, ?
  12. 。。。9 s6 T" f# e4 J* Y' w
  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);) \+ I" S3 j- i, Z, a
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;8 |+ |9 s8 r' ^" r3 q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' u/ L- F" k4 `( u/ w0 V
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;) F/ K+ R7 S- v1 r
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    $ M! z" Q+ s+ N1 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;1 W8 Z& h. H! R" l$ W. T6 u5 R
  2. pthread_cond_t pct;
    ' I6 D) q! N" g3 k
  3. int main(int argc, char* argv[])* A1 d3 m: B8 k2 L
  4. {- S- m2 q- I& O- O2 a0 E4 x8 J
  5. ...- q3 I: R: j! g# B
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);5 F' B9 ?0 C7 z7 K9 ]
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);7 z# `* T: D/ a  P) R. c
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);- N* D0 x6 s4 J7 E* \3 F
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);4 a. Y/ a9 |' k
  10. ...0 M' k' e2 t! j8 L7 S' _
  11.     while(1)
    + S6 U9 P7 v+ A5 i" z
  12.     {
    ; l: L* z, L' e& Q8 V
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);1 a6 U7 H+ @) l
  14. ...
    7 j5 N6 o- n9 Y( C& v
  15.     }' w$ Y& P8 l; c, v
  16. ...4 R) N+ b7 ?0 P  G: 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;">8 q7 |9 t3 p, _6 e3 R7 b  Y8 [0 G
  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" \
    / ]% t1 _" T) I! [
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \5 ^  j) K3 m: \' _; W0 a
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    * C. F3 I0 C( G
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    5 G# U4 w$ O) h. f4 s# C' {
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"+ l6 n' ^) w7 s( ~0 H/ N$ B
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    1 f2 O3 b, r$ i+ l; _
  7.     printf("preparing header\n");
    5 ]" V: `* H" ?3 Y# Z
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    4 R# b: o* A- p5 ]/ F
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \- J* ?3 B9 ~- I3 A
  10.             STD_HEADER \6 s; z0 f9 {$ e" }7 a! A, y) ]
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \4 n! d6 m( Z$ o4 E
  12.             "\r\n" \
    2 t: v+ X2 u( N! G
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # }  l* P/ N, U, i8 p2 A
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - K" I& L% u" r0 _
  15.     {* u1 G- B4 [/ I9 h8 R: v
  16.         free(frame);; X% f( s9 y; W* `: [0 Y' g7 |  y
  17.         return;
    ; W( V. J, j# r4 |! R1 `
  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" \% p& A. c" B1 f
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    % X9 l; V1 }6 \; Q( }
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \6 T- c2 R  Y* |- g# _3 X
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);/ W5 ~4 M* U( w8 N4 n, A, j) I4 a0 L
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    % }5 {& A7 r+ H
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 t3 P1 ~% ?) D6 ~& {$ v2 [4 Q2 l
  7.             break;+ [: C. C: K" m* Q
  8.         printf("sending frame\n");! L4 Z3 m; i/ H5 E% L
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0). B9 A$ H: {& T* M
  10.             break;
    6 J$ i9 Y' |, D( s7 D; z5 X4 [
  11.         printf("sending boundary\n");
    % ], g8 s" _) \! v4 V( ~2 R  w8 U
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # M8 L# a& _% N) o) s0 Y9 S
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , a5 K1 k( D: R3 g& m
  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。


) m# b+ O- _5 e


5 {. E3 l3 z- K8 o; t  G6 e二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:7 Y4 A+ O% R6 y! C1 P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)! V1 i. d) a9 |8 ]/ C% t# M
  2. {7 Y$ l0 R! W0 ?7 e) e
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 c+ f, n$ d& c+ H( T
  4.     if(*socket_found == (~0)), J: e# m8 L9 B  O3 F6 L, X
  5.     {
    ) k% Y+ \8 Y2 H, r0 J
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: T6 U5 b% h5 |( t8 r! s& }4 J
  7.         return -1;& \+ D. v, w6 b. F6 S, s& w
  8.     }
    " ?" w  t' t0 x. b
  9.     addr->sin_family = AF_INET;1 f% b3 U1 d* V" s, g4 L- a4 ^
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( ~) `& o5 r( f- u) N& _3 L0 y7 l9 m
  11.     addr->sin_port = htons(port);' O  R% Q' n$ ?( G  v1 M$ J
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);2 L* T/ \5 E4 |! |3 Z
  13.     return 0;$ F- a, H5 h- M& n6 g
  14. }
复制代码

9 U/ w8 w: K& ^8 V; j( P; C% J7 m( i6 s
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:- y- i9 ~. d( \& g" G9 l
% E: p2 b, z0 M& _  \

  r# U3 u: k6 M" I/ Z( w5 ?4 o5 Q- O
  1. while(fend > 0)
    3 S, k5 s6 T1 n2 D
  2. {1 j! K, l1 _. O9 ]" j
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));3 q& T2 I% q2 t) L- g
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    5 w, f) X5 U' W* T5 Y, w
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)! w# [! P, B" Z8 M# V
  6. {6 P3 b2 Q) k, I& a' U* v
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    # _  \, J6 p1 `; Y+ m  I, G
  8. picture.fin = 0;
      ^! _! N0 @* C% W) u! W" R% q# @
  9. }
    * M! d+ \3 i& s# n) ~
  10. else2 ?6 R2 j$ p0 x( {' n% ^8 _
  11. {
    4 `3 |0 W: o7 D- d+ _4 M
  12. picture.length = fend;" J8 |  Z' a  m3 {# b& Y
  13. picture.fin = 1;# f$ K9 Z0 Z* C) U6 `8 z2 g
  14. }
    ; W, M- x: a" T7 e; v1 t( `
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " S! Y! ^" X  `
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * ]: G% a9 _! R4 n
  17. if(sendbytes == -1)
    1 r! Y. V  `/ h
  18. {
    : I5 z" E9 A! \3 H. t
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");2 {% H2 g* Q& v" G) F# Y# T
  20. return -1;
    3 z' V5 l* \0 s1 S6 q9 U9 q
  21. }
    + p: Z, A# B6 ]) T
  22. else
      a0 s" V$ z9 A
  23. {5 l7 }1 W' {9 g5 @
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' c6 ?( n- S7 t. A% f
  25. }3 q( e8 w  I2 n, S& |5 @6 c
  26. }
复制代码
" Q& J! ^7 H/ ^) u& l' o" k5 ]9 D

5 \  H  X: _5 W9 J# p5 W9 `

/ s  h5 {& ]' _, ?4 Y  p
3 x+ U$ P! h' G* B( Z8 x
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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