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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 ( n- o0 @# b/ a$ E1 b: o

; ?# \- n1 k% B: \6 o" _+ H8 j


5 j# K1 J3 m' y/ y. I

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
- D' r+ E  Y0 Q# h$ u0 M" [
' N) l! W5 _/ a4 e' z

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。

, g  w* d  N2 S. l4 Y

; r; u* v( m. p; z1 T8 J2 H

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。

    " v, S6 I2 R: E8 E7 R& S8 l8 S

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。

- Q* ^! z! D  d' A/ \
一、HTTP网页服务器5 }9 [1 J) x0 T! i, @# o

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)
    ; q0 T! ?: Y# W% b' X- s# \! h7 n
  2. {& q3 t* g$ s5 e7 @7 x
  3.     struct sockaddr_in servaddr;. C' V3 W9 M% i$ f) c4 n
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
      x2 U% T: \5 r4 K, O
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 n: [8 S+ Z* F: l5 J
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ! ?9 E% I; J7 k( j2 h
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ! o5 |# I% D, A5 R0 Z5 B4 H6 z
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);1 r8 ?2 t  o5 n3 |" v- B! a
  9.     int ret;
    & z4 ]) f9 R2 M' a0 Y* C; Q+ W
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! D) F& @0 q. A! {
  11.         {
    / R4 F5 S. e4 y1 U4 N
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);( n8 N8 {- b: s4 m  j! f
  13.             return -1;
    + i; I+ ^$ N% ?) @
  14.         }7 o$ n" t4 i6 V: @/ u
  15.     int on = 1;4 _( g) P% p! d
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 i, A2 M3 F2 F1 }( D1 F
  17.     {
    4 R- F6 Z, s; k9 }: O
  18.         printf("setsockopt error\n");
    + d. A- N: S4 W; _3 w+ G
  19.     }
    ' z2 q) A+ U9 h7 s; \& E- \
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 [) Y6 V. F4 u0 G$ T6 v
  21.     if(ret == -1)
    : q1 P" V- z' K! Y
  22.     {* ]% T7 }0 m5 l1 J& Z7 e; S* x
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");1 R: S" l7 T; D0 @
  24.             return -1;/ ?3 X. Z) n- L- S
  25.     }
    & F' V$ p9 l7 X' X  P
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)# H: _% p: W( d+ K7 J3 T
  27.     {
    6 b1 V4 W( |. W: @; a1 q. h6 d
  28.             printf("Listen failed!\n");& q/ l/ l5 g( ^
  29.             return -1;
    4 K  ]2 @  M% t1 Z. x" V
  30.     }" ~6 y6 ^4 \2 i  p% C# x. s1 I% u8 \' U
  31.     return 0;
    8 y1 ]- o7 M+ x& P
  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);' x# c1 R, ]1 V0 V4 N/ d: h; c
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    & }" B  c( o; @+ j. S- p
  3. {4 W, D' R) g; W, z1 U& d
  4. 。。。
    ; s0 \7 u( [. T$ T7 i2 ]+ C; Z
  5. while(1)
    # V& \2 y- v1 o2 f
  6. {! d: T% T8 @/ E% J7 |% m/ O
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    - T( D8 m0 {( n5 A
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");& B( ^9 w7 N% B% i% X
  9.     。。。
    : i2 L  Z9 K# p+ n) v$ z9 P
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);2 M& i7 t/ f9 z& C( W# ]
  11. }. \" G* c# q* l) R
  12. 。。。0 v3 k1 C0 j- U5 c
  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);' {# y7 h: {2 [
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 x2 [8 T$ n- z( v+ \# u/ t4 V- R
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;7 S4 ]6 @7 S: x% v
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;- ^/ v% n. Z( u* f" C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    3 m+ y, o3 y9 R
  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;
    + V6 C+ d9 u9 o# C6 S
  2. pthread_cond_t pct;
    9 ?- J$ Z; W/ ^& _: z0 h$ C, Q5 ?
  3. int main(int argc, char* argv[])
    3 l( y' l3 ]+ ~5 e; x
  4. {6 |9 k+ O. ]2 N) X1 l- h
  5. .../ D( H4 O8 Q" I$ H2 r. j1 G- k
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);: b! g9 ^! L7 k; Y4 D
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);* T% K: m* n# `
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);6 j8 g, G+ A+ W, }% T
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    - h- y$ r( ~: a# A
  10. ...4 i7 z( G" c7 l1 I
  11.     while(1)
    - @5 o( h  x0 }3 U  P- \6 ~4 ?5 Y
  12.     {
    ) N2 C5 N  x3 c$ V2 b3 @" O3 ?
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);, z# B7 R. O) r' r4 n3 V
  14. ...
    ! g/ I: y+ S# X( x$ A+ x
  15.     }5 J- I' X  B8 @# [. h5 c
  16. ...
    ! D3 ?' v$ q/ `1 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;">
    ) [( ~% |: W0 D( b; n* 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" \2 z9 _% |. n! b. x7 J
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    . R7 g3 X7 g; x( z1 g
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \) b  m5 `( R0 r1 _3 ?+ l
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    % B1 Q& j: R9 c8 u4 t3 t
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ! b" c" E6 S5 y, J  _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    % k0 s$ R4 V. g  m: }  g/ e
  7.     printf("preparing header\n");# D5 s8 }4 ]' R9 ^; p& X
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ' \! ?$ Z3 X( O% U0 m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \5 q' j; L) q3 J) E5 G
  10.             STD_HEADER \3 O3 P( L- \1 K8 X
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : u9 a3 K! r% _* h+ \
  12.             "\r\n" \' W2 z5 J7 R0 @/ Q; ]
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");9 g; }, a# l6 Q5 C% J4 k
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . R( q$ O: u5 Z8 _; I5 v) o
  15.     {1 N6 e3 _' X( L7 o
  16.         free(frame);4 d. U& ^: Y- b! s: Z/ _
  17.         return;
    / J: e. o, }; A
  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" \
    0 v* L. {4 i! h9 O$ R% m( e2 L
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \) d5 @4 e' r8 W3 n* v8 ^
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \" D$ X+ Y* y% J4 V6 W6 ~/ z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    . E- I3 N0 q; ?7 C8 Z: g
  5.         printf("sending intemdiate header\n");/ p; Y6 A9 V& T1 O# x
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 Q% a1 v* ~2 m& e' h2 d5 c% s* n
  7.             break;
    7 U9 L( W/ ]  _$ [  z/ [
  8.         printf("sending frame\n");% |2 K2 b  P' |- h0 _7 u- F
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    2 ]4 |' |) T' x* k, g+ C
  10.             break;: _, Z5 ]0 ^0 A
  11.         printf("sending boundary\n");+ L! o9 n* i7 H$ _) v
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 D+ |. y4 I: ~' K7 I4 _( I
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- m. o' R) p2 p& u2 k
  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。

/ H- r$ w, l, m: W, V- h+ L


& m; O* a' p1 n  `2 e二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
; E& ?" P+ @3 _! A8 `/ R' g
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)4 _! ]4 ^/ h3 Q! W, u" z
  2. {& o7 \5 e- I/ K
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);, s7 X# q6 ]) J, E8 M, e- y0 l
  4.     if(*socket_found == (~0))1 J( `3 s7 a, Z# I7 D
  5.     {
    9 p3 ?; X9 H4 Q* m6 Q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    - _; L6 y  U7 d/ r6 S6 ]8 ?5 X  y
  7.         return -1;$ O! V4 x! W& n* y
  8.     }
    5 n. ~& B- Z7 V/ v
  9.     addr->sin_family = AF_INET;# I3 G" J+ w- \0 }3 F( g+ i
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  P/ ]# K" ?( _& n+ K
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 O4 N& p; i, v2 Y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 R1 ^1 g1 h7 B  }# b  Y. `, q
  13.     return 0;
    4 f7 }9 B" g2 k/ b6 c/ k6 y
  14. }
复制代码

# h$ _6 S# D% _- Q/ `  ^, T
; F$ k7 s0 t4 {6 m% q4 O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:
- B! |# L' r. r" j- [0 `' f) a0 X; y9 V

  w/ a4 M$ g" q3 w" R, c9 l
  1. while(fend > 0)6 C) L* o1 C" H) v3 q$ X8 [
  2. {  v" J: U) |( C3 d% Y3 _' z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    6 C) E& f2 {3 r9 \
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);# G2 |9 w+ X: X% u! P' I* g
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ; E# O9 o) ]7 `1 d: p' `0 `
  6. {) j& \9 t' {+ U/ n6 ?) s$ F
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    6 p9 F6 j' h1 L, x/ a# `& C
  8. picture.fin = 0;
    4 o' y: }+ R; r9 l
  9. }
    " J0 z4 g4 n- F2 K
  10. else+ h2 ^; q7 z; f4 v3 c5 @4 R
  11. {
    & ]9 Z* c: B6 w
  12. picture.length = fend;5 T/ M/ U3 [: y, y5 a* e
  13. picture.fin = 1;- t' b+ o  w3 U9 C
  14. }, a- C' G- D8 S/ N2 i; V6 S
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; {3 y6 Z. a+ e2 V' S5 b% M; N& X4 K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);  q3 I9 z8 _: l% v! C2 L8 I
  17. if(sendbytes == -1)& e0 ?1 x3 B! L% Z3 j
  18. {7 a/ s4 G, }, {  Y2 C
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");' ~5 A2 \" |; Z2 S9 E
  20. return -1;
    ! u5 ^0 B( B+ G! \: t1 ?( ^
  21. }
    ' N2 F+ |) H. ?' H9 Q
  22. else
    4 `% l' Q6 V: ?. A
  23. {
    - W8 N- _1 }, S5 S# w0 P+ j
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;: E5 j4 a* i4 e$ q
  25. }
    6 [# ~' T- N) i  p0 T  G
  26. }
复制代码
6 `  l. f7 t! Z6 q/ p* O1 G7 {6 V

5 Q$ B- k% s, o% C% T. [( [

" j. ?& |$ L; S6 z- u* a

: e3 G+ s8 X8 JiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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