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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 # U! p! m3 d. r& d' f

/ ?2 H8 a5 l/ w2 y5 s

1 B9 _" K7 F: ^2 t. J5 X, V. p

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
( M) `' Y* Z8 G! j, X# V. L% a# y  y

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。


* h/ U8 M( t9 _0 q$ N; r

  T, Q9 `0 A- O" o/ q

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。


    . C- _% O! g) o) u) A

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。


9 I+ p5 D' D( F9 t% f' E一、HTTP网页服务器
" @' }+ c8 b: o0 O: A- Q( 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)  n/ e' C: E9 K- q0 c2 Q$ n
  2. {3 F# j( O# D1 ^; ?
  3.     struct sockaddr_in servaddr;* E6 J2 v  s- X/ t$ m: E% K1 N8 h
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);* O! h' R7 ]0 L9 b0 y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    & M7 s; s- u, m, L$ `
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ( P! B* @% V' e+ R
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * @4 e: P' l/ g
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% O% C7 M0 z0 p2 t! P- K
  9.     int ret;
    8 p0 _- r# I) h4 E! R, p
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)" [3 W: ]5 @. U0 m
  11.         {
    # B0 Y1 H( p/ e/ G! K2 H
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);9 `, n' r+ [) J) W
  13.             return -1;$ m$ A$ Y( t6 [) ~- B4 E
  14.         }1 K5 }2 B0 k/ z( o
  15.     int on = 1;& X4 E1 J. k1 e! |5 W; g/ ]2 [
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - B* N- p3 K1 F2 i' y& m$ ], p
  17.     {( \7 g4 h) R  ^" w
  18.         printf("setsockopt error\n");# p8 h4 q5 Z5 p( \
  19.     }1 O8 p2 `4 x" |. `
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);$ t* X  Y0 b  Z5 w# z
  21.     if(ret == -1)/ }$ T# i1 X) W" t( r( F
  22.     {9 g: n( }; G, i$ Q  q( l8 w
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");6 J# l6 H! Z  m4 A" \$ r
  24.             return -1;  |! n2 O; f6 q# g7 w6 F# N2 R; B1 r: f
  25.     }3 ^! k; }- a$ z# v% r
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)& k0 T3 m* Q  x
  27.     {1 j1 I& `7 o( z
  28.             printf("Listen failed!\n");
    5 J. x1 l: \: s! w5 d
  29.             return -1;
    , s" }3 w) I: M0 v3 K: W
  30.     }) X: M8 ^8 ]& M. O( c2 R
  31.     return 0;* ~$ V/ ]% M; j8 \3 e1 o) B5 ^
  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);2 P0 p: ~- B/ N0 R
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)6 Y7 M5 V3 n4 x+ {! ^5 p
  3. {' m" t2 I) a7 `
  4. 。。。2 C2 X8 V! i# [7 k" s0 c
  5. while(1)
    * Y8 ~% o7 t: T, D7 @3 b
  6. {
    ( p4 n8 V5 I/ J* z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    6 V2 `; T' N" r1 l3 }3 g% ^
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    + D$ \+ J! r/ _2 @* y
  9.     。。。
    1 i) n6 Z7 y5 J; w$ D
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);3 J% Z  w3 m/ I# D' Y5 ?
  11. }8 `" |* e( a0 U9 k' C) m# C2 b, V  l) T
  12. 。。。
    1 i: E3 b" W1 Z" o
  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);
    $ L" P7 j4 }+ N) f6 ?. s
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ' y  B# Q3 X2 w1 C
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;/ r; M7 ?5 t# T
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    / _" p9 e& b/ k. J/ p7 M- j
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);' u/ O" ]+ V) 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;
    & L( x" C% K( g6 L6 v& @
  2. pthread_cond_t pct;
    8 y( X$ f7 v- V% d! [
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ Y8 f) X9 E. b
  4. {
    & W! ~. K2 m7 H
  5. ...4 M# B1 N, C. {) T, e0 m6 A; J
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);8 V/ m, r" t+ p( t4 U
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    , z. H* j0 _, w& _7 c) }
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % h. A+ o* F3 I# f, s7 l  w$ J
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);5 @2 o( X  h8 m2 [1 P
  10. ...
    5 U' U# @$ c4 P* B- ^0 r/ F
  11.     while(1)3 S3 A$ i0 A& ]) g( l
  12.     {  Y- r: U. F- x& v
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # t0 ]* n# H& B- X7 c
  14. ...
    6 F5 L0 ~' s, ~+ P
  15.     }
    7 y' K- q4 ^" C- C- J/ B- r
  16. ...
    . K' @7 c2 Y. H
  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;">
    ; _3 U  P# o: }4 M
  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" \1 ^/ R# H" A7 U  {2 Y* `
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 X) v  B4 d3 J% t# i
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    / U3 z4 f, m0 C. H6 j$ X
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \+ j: S  z' r! w; \8 g+ {% L$ `
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"& s8 u- `4 i& V
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    / h/ c' D% N! r% Q
  7.     printf("preparing header\n");
    - k& D* ]2 r. H& }, V5 C
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \6 x3 Q( D* C5 Q6 y' `* n. D
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \8 J+ O& N$ ^- d
  10.             STD_HEADER \" M  H# L7 K) x, _( u5 u
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * {6 G2 p  H+ a" G' F9 w2 U
  12.             "\r\n" \4 }6 b% x( _: ?, K3 j% N; f
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! L( V* u0 S0 C6 [% B
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( y, k. }' `+ F" {+ d
  15.     {
    ( l9 C( B: G: r4 a  l  X1 H
  16.         free(frame);0 M# C" B6 H6 v; r
  17.         return;0 F% }7 T& t) d3 b/ K% o9 H; G
  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 a! }7 \# n5 O$ P9 P% ?
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \: b: o( X& x! [9 g
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    , F/ ^* p  P  v$ Z; ]
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);8 ^$ Q- z3 a+ y, q$ E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");3 S* k% i5 b  L8 O+ W+ L
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). x) K" D! m2 {4 G* d7 i
  7.             break;/ D; X% X( v7 B/ p" @
  8.         printf("sending frame\n");1 w6 A" o; R9 ]$ l; ?7 g8 J- }$ W
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    8 Y; n4 v) d7 m+ T! @3 a
  10.             break;
    # v3 h& m3 G! c% G6 J0 X
  11.         printf("sending boundary\n");8 R/ [5 H% }1 `: E' I
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 g  y: E% q2 ^5 `1 v- [! W, q
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! o# Y1 d8 B4 T
  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。

# p5 }' K+ ~2 M: T8 J$ b


- d6 Y8 x( H- `' u& A1 P) z二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
& N. W: j$ |3 k; k
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)& _6 ]- ~. z% N( a% X
  2. {
      n. V# G5 V& s) g" e9 V) Z) f
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ) ^. ]$ n7 W4 Z4 @2 q. A
  4.     if(*socket_found == (~0))" F' a' c8 o& \! W3 t$ U! `
  5.     {
    6 q: o' g8 J: S
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");+ N+ R4 M- I, b1 [9 V
  7.         return -1;) D. ?% }% t% G& K
  8.     }4 H- Y; t: k8 x% N) {
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + i/ J6 q) g' S! W0 E7 T
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      l; }9 {6 z( K+ Y0 ^" b8 E! x# D
  11.     addr->sin_port = htons(port);  }5 G* z& \2 G* b' C1 Q; ], g
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);* e% K3 u3 r+ e* v8 j1 J
  13.     return 0;
    0 f$ \+ [. w# U6 X4 r
  14. }
复制代码

5 X% a, u7 P) C% J3 X2 S  u
) ?' l0 D, s% D0 a5 H) |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:
) d) b3 E- M8 y; x1 j* ~' B: s% Y7 N* X- R) h& o$ U  c
5 L+ d! h4 V- S/ M# U
  1. while(fend > 0)
    8 T+ F* E$ Z  c' O% [) J
  2. {
    : [( P: P  h; n# t: g# M% q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));- N7 D" z3 ~' F  K" C6 n
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    $ l5 f# r# J, D: C
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)* M. G5 d& V" g- ?" w8 @8 i% x
  6. {1 Q7 Y7 \2 q( w6 l; v. g
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;* O- N8 F0 {) h) r
  8. picture.fin = 0;
    6 o. N% ?# {+ m
  9. }
    & z' y6 T5 n8 C
  10. else
    6 m  }8 [9 Q+ I- }' R
  11. {: G2 Q' a; X5 D) X! |
  12. picture.length = fend;
    3 e, w- k' H( I& F9 h7 _- d$ i0 b
  13. picture.fin = 1;
    3 G3 H4 b. J8 }$ @
  14. }
      z8 ^# E& R  K0 k& @0 w
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- h- M% [6 i& a5 u
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 R, z% n- [4 h$ g2 U( m+ E
  17. if(sendbytes == -1)8 e/ R, y8 G* p, {! N) B
  18. {
    . _4 N- w9 s' H$ T( ?' m
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ S4 H$ @% k: e; c/ m0 r
  20. return -1;
    . s* u! ~9 N% c# D* E" \; r
  21. }3 d2 V1 `) ?9 {& R7 ]
  22. else
    ) s# n% K: f2 {+ @3 x
  23. {
    1 {; S" I, G2 q0 ^, c0 D* g
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 V& Q5 z' m3 a3 k: n$ H* v: R
  25. }* `7 A- H: W- y
  26. }
复制代码

! R: @5 f# I4 w: r% C8 g  }7 C, H- r1 q9 F0 F$ k: E

4 z* D* T+ b% k5 g* f) Y

) h% y( c5 }* XiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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