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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
; w5 C% t' c# I( o
3 K: E1 R8 ?5 l* X. U9 ]8 |

2 w5 Z  O- D( H# `9 f1 |- v  q

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.html2 e' _0 Y9 m1 M9 m' ?6 e
$ _1 G5 B0 v7 }  ?

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。

( o# d. _$ W0 a5 i


  \% k" e& `  ?: O

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。

    ) F) p. V: G3 W7 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。

/ d+ g( H, b& K; j$ _
一、HTTP网页服务器! |% n' P3 q* w3 g& j5 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)0 F: r4 f% f; g$ v; j% N
  2. {
    " Q' ^8 z; w4 t1 |
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    6 o! f* S% t+ h# ^' B- j4 x, G1 w
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);. q: l+ R' d5 y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    1 ]; R; j6 g; B# k* X3 }1 j* \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;# {! D! o8 ^" H7 A) l" C0 Y
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + d; q) M+ a* S0 R
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ( S' j) a( [8 x5 a
  9.     int ret;
    - d3 i  P% k7 \! a! J* T
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)" ]! U, q( [0 o% h" u( G
  11.         {7 g. b+ g- s. h% f# i
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      ~6 v8 d( ]9 w4 K
  13.             return -1;" L, W  _9 l5 F8 U7 L3 K7 n
  14.         }! {  t/ p' ^, m" [+ D' n
  15.     int on = 1;# {7 T, Y! I; l2 g
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)" M! H2 t* _7 G6 O5 \; K7 U5 p
  17.     {
    * i9 g( \! E5 @0 ~. S$ b3 [8 ?+ J* M
  18.         printf("setsockopt error\n");5 h7 k$ Z* {9 M( C3 ^: ~% t
  19.     }
    7 x  I$ V/ a3 `0 c% t
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . w1 l( e6 G4 V$ H9 t
  21.     if(ret == -1)
    " P6 D3 i9 `) {0 I# W: h! ?- r
  22.     {/ o/ \8 Q: B* H
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    - p* O* `6 d0 p% @
  24.             return -1;) z/ I& \( a6 f( |/ P( U; r  Y
  25.     }
    $ }3 Q5 \1 B8 x& ^+ _4 e& _( `
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / S; o1 L2 S& u
  27.     {
    ! a) Z1 u$ s! p$ b$ J6 T
  28.             printf("Listen failed!\n");
    / Z/ X1 T5 @6 J! C  R# c3 R. ?) z
  29.             return -1;/ o- r, S& @# |: {4 h
  30.     }7 P6 e  M4 R! w7 x$ b1 r2 c
  31.     return 0;' v, n" p9 s4 ?. X
  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);
    # O6 b# t  _; C0 Y/ p2 v4 V
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg): K' M7 y' N: Z' [& E3 V/ r
  3. {
    ; ^& s3 o, U1 X+ K
  4. 。。。
    # }. x+ x$ ^( b3 i% u  _
  5. while(1)
    1 t. n: v) i2 {2 Y" s# K  [
  6. {1 `: W8 m% F3 w
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);- a; ^2 T& r- ~; T* S7 o; F
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");: C& |0 C$ b' |) d3 E7 ~8 P: j
  9.     。。。) p) `/ b8 n. j: s6 X! t6 b
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; ~  F$ D" S. y% x. D
  11. }
    6 m5 F' z+ I( |- C( X- v- q0 ^
  12. 。。。2 p) M- W8 v: A2 K8 v! `: @
  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);7 Y* H1 X% V! v, ~) q5 b0 `
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;. P+ j- _! d2 d
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    - V/ {/ q, y1 I% o' ~* Q; J
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    , |" }, a( M0 c. K) E* A% t
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);2 U% [/ e# E; e: ^! w, c5 o: 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;( g1 v# f" [0 |& z+ S! l! T  y. R
  2. pthread_cond_t pct;8 Z" C( n8 @3 {# o, }6 t5 g0 E4 m
  3. int main(int argc, char* argv[])
    7 Y( K; X, |3 [
  4. {; `" c; p  g$ c; ~
  5. ...
    - }2 n, Y' F% O- t; E( B
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);$ }. Z$ [1 V1 S
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    / {' k. m. L  l3 `9 n$ R
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);' k6 c9 N% y# R0 r) v
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    , ]& E, w) {) J# o
  10. ...! O1 }! ?: K" C/ O
  11.     while(1)% r8 {9 Y) _1 t1 d! m' D) y0 P7 U
  12.     {. F/ u/ s6 V) Q  S' D! T  B
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);6 h2 L9 H  L) J4 }& ~" q6 |7 [3 \" R
  14. ...
    ! P7 n" O; K$ ?0 g) S
  15.     }
    * w8 }: ~- H0 I9 J: M; ]5 }
  16. ...
    ) a7 W( T7 X; x' [0 G6 ~
  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;">  B+ z; ~5 U7 n7 [1 b8 t
  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" \/ Z) c4 {! Y- M6 H
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ) z" Z- h) L1 O# m9 _2 Z' c& ~
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    . Z4 Q' t' Z' s. K: l. t; f" ^, ~9 G/ n
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \3 P& N* d7 n. R( o: a- T" P, B
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  A/ ]2 N, ~" r' d6 x/ Z
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    5 K& f& t& ?/ V+ u
  7.     printf("preparing header\n");
    ; ^3 q9 Q) Y8 F# P
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    & X" {+ J9 K! w
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \1 k: c8 ]+ j  ~
  10.             STD_HEADER \; R" e2 V& f1 @5 y) p
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \- |9 h$ |- P* b% u* B* r$ Z
  12.             "\r\n" \" @5 j$ c. r& y, C3 W4 y
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' G8 y( A2 C+ T* N8 ^% `) Z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / @, _& r( e, |! l. z+ ~; E6 k; q
  15.     {
    0 w+ s- ?( \3 J. A7 T- `& \
  16.         free(frame);
    4 P6 a8 M' ~7 ]# P1 |
  17.         return;% V; N! g5 W$ Q' A, z- X5 f; c
  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" \. V$ T5 n) ]# v, F
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ; j1 q( n: B' ~) j! ~
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \" p5 z7 L9 Q) e) y/ I, [
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    : {, f0 L" v2 G% R% P8 U; X
  5.         printf("sending intemdiate header\n");9 ?- l0 K6 A( n2 M2 o
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' U; `! B% [7 Q# L0 h7 Q5 b) a
  7.             break;- i4 ~9 S" P) P8 t
  8.         printf("sending frame\n");
    4 ]7 \; M# G  }4 F- A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ) M% Q5 D# t& q. `( S: ?3 `* c  W
  10.             break;
    ! P- c- D* e' f* J$ E* u: }2 A5 T" d+ ?
  11.         printf("sending boundary\n");6 H( y4 e( @9 G* J: h
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! N3 V  M6 O# q) V1 G/ n% H! g, D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ ~6 X, O- G0 ]+ H) x
  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+ X  K) p( U2 }' e) }* n


4 i0 O% a+ V# ~9 c2 \二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:7 Z' O, S7 A; R; S
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    1 P. w9 ~$ i4 m% [& V
  2. {
    " Q/ A: P3 C% a+ N
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 p& R9 \' T  v6 Y& Y1 k! ~" N: G3 E
  4.     if(*socket_found == (~0))
    4 f! d# L/ s5 O  M: y% `
  5.     {
    1 H7 W& ~8 c* H+ C& m+ f0 u$ s
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");. G2 m7 K* D8 S$ q' e- w7 t
  7.         return -1;' a- w5 V2 U8 `" q1 P
  8.     }! |+ Z# K* K0 V3 c0 U4 [
  9.     addr->sin_family = AF_INET;' Q7 Q! p. K+ @
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " _$ f! m& S! V
  11.     addr->sin_port = htons(port);- T, a6 U  }8 s2 S, U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 l+ p2 f" X' @4 y8 }* D* Z$ K  ~
  13.     return 0;
    ( Z: o; V% m3 C. p9 }; K: H7 R$ A. N
  14. }
复制代码

" [  u, b9 O0 t
" o* T! O7 c, @" h- l+ u9 b% Z% B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' a3 Y+ W  t# v& ~% i9 Z" j% l: E; ~, d/ X( n

7 Z$ z2 A/ q" h6 P( u
  1. while(fend > 0)6 b6 V. f/ s2 e
  2. {6 [& n1 _% J% S  s+ W0 U8 f: ]
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    6 E& O! A$ a& @: B
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    # {! Q: |5 e4 D8 F) M' L
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)% h; _, g6 K' J$ \% f% R; j
  6. {
    # v1 k  L" w! X: u
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;2 o" t3 t8 x- B( |% t3 p
  8. picture.fin = 0;
    5 F' T' @6 \6 o: w
  9. }
    * s+ Y4 }5 V3 o: w' H3 W6 u
  10. else7 R, P* K5 b9 `  [% Z
  11. {
    2 n, z( R6 {8 h/ `0 t
  12. picture.length = fend;1 p& p1 _4 b  u7 u
  13. picture.fin = 1;
    + H0 o: {9 K" t3 Z+ z) i: F- Z7 t
  14. }
    9 m' D) S" C8 i, t
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);$ i: P- r, v, t6 p7 @' `
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 L" n+ Q* t9 K# G2 h- K
  17. if(sendbytes == -1)3 r: L8 i# G" E) }. X  e
  18. {8 s$ U) g) O% T  W. f0 D  k1 ?
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * @# Y5 k, ], M8 ~6 {
  20. return -1;$ k6 G2 e* L* n: g& Z. ^4 m
  21. }
    2 ?: g- x+ B) A- D( l% ?
  22. else9 x7 A# w1 @* `# O! O! n
  23. {% q0 `7 H% d! m
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;# k+ B/ Q( S: z2 a) m) R
  25. }2 @7 J  W3 M+ K9 p. m
  26. }
复制代码
' c& j7 Z$ D# z+ ]6 p, S' v- Q

. J# Z$ u3 }7 h. j0 y1 r3 {


( E; a/ V; l8 w# ~1 g  b2 a" x3 C! W0 G" B
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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