嵌入式爱好者

查看: 11257|回复: 1

[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)

[复制链接]

46

主题

53

帖子

297

积分

扫一扫,手机访问本帖
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
. e0 e5 S# D- U7 ?; S% {7 C- d
& O1 Y0 y5 d3 O


: U' f2 P4 {& A8 E" B

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
2 `4 n2 [( N* e* j* S0 z* K' A, F7 A
. H& Q' ]  ?. d1 O5 u8 ~* ?

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。


1 ~1 z( z* D& z2 r; j


; E; z8 j; i' F2 }% D

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。


    6 O' M' ]! H% \! a" M/ w! C+ D

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。


$ @3 {5 T( q# F2 @% u一、HTTP网页服务器. N8 x2 l  d' k; u. z" 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)2 ?3 @* g! T2 J% H8 ^
  2. {3 w/ v. g& D- E( J/ p" T
  3.     struct sockaddr_in servaddr;! l) r: B1 ]0 k( D6 X- [. {
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    6 V- ]- b5 A4 Z3 P5 Q- |4 z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));( ]; M% U" k& f- \( `7 q/ D
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;6 g1 L; ?3 \! O* _# \
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);4 b- n4 r: j7 z: x. @" [( D
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% b% v3 q. U4 `8 `5 f9 ?. y3 k
  9.     int ret;, I! w% e2 A( k
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      U+ l8 l! L' @. _2 X
  11.         {
    2 w& R0 c2 ^6 C! ~( r1 f4 v
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 M: \, @. o4 q
  13.             return -1;
    & W& r5 L0 O3 z2 [2 {1 p! j; J
  14.         }* B# Y7 m% N  G7 z7 w
  15.     int on = 1;; Z7 _+ J: `2 ^# Q3 v
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)4 u& b+ l) k3 \9 B7 g' @3 {
  17.     {
      n, M/ T8 L6 A" U4 h3 G
  18.         printf("setsockopt error\n");
    0 F1 q6 v$ o# {0 M9 [1 H1 I/ U
  19.     }$ a2 b7 b' E3 _
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( Z4 V9 z9 u- w0 B/ {% `0 d
  21.     if(ret == -1)5 W2 J6 k# [- {7 I3 ?5 S+ `& F
  22.     {4 V4 n  d- H6 p7 R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / s3 Q  N- U, c
  24.             return -1;
    / N  W  F3 [9 s& a# L+ _
  25.     }
    5 G/ V8 H) B  r5 ?9 r
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)* j& R% _8 A9 {, D# {0 f% M
  27.     {! @1 ?* S& i! ~7 S* j4 k4 l9 I
  28.             printf("Listen failed!\n");$ q) W9 D" h, `0 x% ?- x6 x8 z
  29.             return -1;
    3 h% k9 |/ N$ h( w1 u; M
  30.     }5 a. z  ]8 N( [+ M
  31.     return 0;
    % {! s6 X" B$ a6 v7 e8 N; 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);0 K* ]$ K. H( M  J& F
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)1 c4 u. n5 ~& [9 D
  3. {
    ( M# t* U* C8 i
  4. 。。。
    # S% B) p( {) G, A& y
  5. while(1)
    - m( q8 C, Q# L' e3 o# P3 E
  6. {! ]" z, ?9 Z1 r
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);# _# r+ l$ }( o9 B
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");& s% p7 P3 l0 I
  9.     。。。, l) I( p2 s1 i, O. Y
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 T6 s0 D; a# S5 R9 U8 V2 c9 e
  11. }7 J' k( C/ i, A# q/ _& }2 V# I
  12. 。。。
    & [/ ?1 r" }( b
  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);
    / e3 X/ K* f: c0 Z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    : U2 y" p6 p4 d  q& u, |
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;+ S3 X7 j  ^$ n, [' e
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;% E4 \* Q/ a1 W) _7 N3 J
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);! d+ Q8 q: @* |- d! a
  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;* Q& z: m4 ]4 `% Q
  2. pthread_cond_t pct;
    . B2 n6 d/ ^: f$ ]+ Y  G
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ a& M% V6 s  o% u
  4. {' S; g  M$ J  V$ |" S4 \
  5. ...2 {( h; R1 N, \& r
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
      z# m3 h: T- p9 x, h8 F, l$ _0 ^
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);7 [9 U7 g0 t4 s$ Q) O' w3 w0 J) Q2 D
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);  Q; m' ]0 W$ u: x/ F6 L
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
      G, j! j5 l3 ^! h2 z" L. j
  10. ...
    ) e; O. k  O' }5 {
  11.     while(1)
      @& ~7 M  T: q8 U+ K9 m& n
  12.     {9 R' x  W$ @7 Y3 c
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);! L* [' r5 b& h& I$ k9 f
  14. ...
      T$ ~0 O+ r  R0 i
  15.     }
    & c) v/ \' \0 F: f2 q: J4 g# R: T
  16. ...
    % D( S# i3 \. ?9 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;">
      T2 {- k  }' H9 i5 W0 Y2 ?; J
  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 J" B1 ^/ y" K- r8 u
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% N6 Y6 j; ^" D
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \, ]/ L. [+ P5 r2 g$ j3 ~/ n; V* c
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) O2 c- q4 {! H
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"* Y; v" l$ X' C* e) u% l+ k, K4 q% y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"; i: q8 U6 E" l: I4 Q$ w. t# _
  7.     printf("preparing header\n");
    7 j& Q9 v4 t" ]) u: B/ G3 r
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \( T" i) E! h5 w! a/ F5 f
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    : U( C: S2 v1 H8 \) c" `  p
  10.             STD_HEADER \
    4 C0 M* F0 q- T2 O/ u* T
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \' [5 U5 C8 e0 C- h+ C
  12.             "\r\n" \5 P5 q& v  N! B7 A* f9 m* n/ y; z3 J
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");( }- C. z+ W; k% {
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 c$ R9 D: U/ \3 k; F5 t! P
  15.     {) k5 H3 U  J# n" D2 ~
  16.         free(frame);
    5 B- e8 p2 @8 T( c( b
  17.         return;
    6 @  O) Q6 f: x0 O. E
  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" \2 h: I* E2 k' [5 O
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    % z# I: M0 B* _
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \5 K% K. P( S0 t  D; ]$ G
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
      {$ d$ d" M8 T; k* @+ v
  5.         printf("sending intemdiate header\n");7 b7 E- e  Z6 R4 l7 I! a
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): K/ d, F( C  @2 A
  7.             break;) r2 B+ M9 D- X) z# l7 m& m, N
  8.         printf("sending frame\n");9 n5 w$ G2 h! c9 x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)8 f+ E& A7 x$ t% F+ c
  10.             break;
    0 R" M4 D) r/ x9 |- O4 g
  11.         printf("sending boundary\n");$ I7 X$ V9 A  ]' U8 e. ]
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! a. P# {  L- i
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' V$ g2 V) n6 A5 ~" B/ l9 F2 S$ r, Z$ W
  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。


6 M; `. Z9 E) z4 _" y9 `) D

3 C; q! n* A8 i$ O1 h' Y% K
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:5 D, C2 A( N. J3 H. _8 Z
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ; L; @4 k" [; p) {0 Z9 c, ?
  2. {  ~8 ]7 g2 r, W% b/ y2 X" ]8 b! P
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);# C" T# A3 l( I8 `
  4.     if(*socket_found == (~0))9 w: ?  b7 i2 }4 ?
  5.     {
    & B$ a$ ?3 M" s! [  o
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    * k8 {9 `) S; i; n& G$ b, r% u
  7.         return -1;
    , R/ p3 s7 ?& T/ `
  8.     }9 I6 ]( O4 T3 H% V  m! v0 m
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    8 w' n1 N' B3 a& o+ l# F- a
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 ^* e+ _3 o% ^' w; E8 V4 r# I
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; e! v! Y7 `- a: w1 N
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! M! E, w. {( f8 B8 M  s
  13.     return 0;
    ; h: z' T+ |7 F  u
  14. }
复制代码

4 _6 h: {, i6 E# Q9 Y2 ~$ P' F# m2 b% k
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:) u) w6 N" j. ]/ d: y
$ s3 H9 E1 f3 z3 r" X1 \
5 e* F7 z6 s3 z, c2 G8 m& F
  1. while(fend > 0)
    " [7 Y; `9 @: b3 [) ]- s
  2. {
    / X* X9 u/ r8 m6 a$ w" R* o+ D) ]
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ! G5 [& A2 P2 m3 \
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);7 B+ a$ g9 [! @# x8 ~' c: Z0 S
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)) F3 V6 W& K0 {: _
  6. {( e/ v6 b4 i; Z2 |
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    9 G# J8 X5 ^( t2 E
  8. picture.fin = 0;
    / e/ }5 t. l6 E% b
  9. }
    4 ?! {0 [  K! m8 I+ u& Y
  10. else
    ! c" R6 a; Y- B! Q  `
  11. {, ]; K1 M6 W; A' @1 {
  12. picture.length = fend;
    ( ?8 P% P/ j8 b7 R) w
  13. picture.fin = 1;
    - L- C2 f/ N- J1 e1 x
  14. }* Q; g3 f1 g0 ]" g
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);7 z7 h% l4 [2 p9 H6 T0 i" |
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 c; Y+ Y* {0 }2 [% R! d
  17. if(sendbytes == -1)( ^4 \" K* I5 O3 V- `/ H1 K
  18. {
    6 I8 P& w9 f3 i4 }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");9 u$ P9 m, e8 X, w7 C$ p* L
  20. return -1;- \, D0 f2 h3 X0 B. m# y# t
  21. }
    . G! |/ I8 y+ ]! o: V& N" u  `
  22. else6 J( i8 w/ t0 w
  23. {
    + b7 f0 T6 t! g) y* M  p' T8 ]' f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  E* n' X% i- R0 E% r0 }% L
  25. }( E% I: A/ B' d: y; g
  26. }
复制代码

: D( |# j- X" A* g1 \4 w" O- _* H( E: o) x1 {6 h

& O5 x0 [3 [  s" @* ^5 [: z

  @- u  _$ N* R+ Q3 biMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|小黑屋| 飞凌嵌入式 ( 冀ICP备12004394号-1 )

GMT+8, 2026-2-26 00:49

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表