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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
6 s6 S, D. s; y' Q) V7 ]" B2 r. s7 I* y' P5 ~4 t! d- Y


! Z4 a* m; ^+ _6 D! f

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.html9 G& W$ l0 [4 F, ~7 s# u
+ r- y* D0 X8 {9 f

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。


5 n4 p8 V8 b: a


. c) S7 l0 i$ W/ k

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。


    ! ^7 I1 j' _6 Z  c: l% 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。


' d, k+ o9 [# A一、HTTP网页服务器
3 A( K( E8 ^6 Z5 R8 C. n# S

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)* B* [2 f$ R3 z- J! [
  2. {* g7 `4 m5 M4 A
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 B+ }" d: ^) g" V+ H9 P, e
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);& l% s8 o# I+ k6 b: n5 d7 y5 {
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    + s! d1 ?: f2 G6 z1 h! V  L% F
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    , ?$ B4 u8 h1 j$ }) c
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 }. x8 t; \. I% p
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);  B( `$ K# U$ }6 I* M: u: _; D
  9.     int ret;1 Z4 [6 b  S2 y8 C8 v1 d
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)! Y- e( R  `$ [8 T% P' C
  11.         {
    & @$ j$ f3 R  v; w$ d3 @2 Y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);+ I" B5 M+ Q8 g; i. F+ V7 a$ j4 ?
  13.             return -1;4 O$ R% W4 T5 @- }7 k1 s. ~
  14.         }2 @1 L/ ?$ S, p" ^
  15.     int on = 1;4 Y& N. I: z$ f, J
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % ?- L( W, L6 X7 |  ?  i, e
  17.     {0 J7 O2 z  }+ a( U7 L$ r
  18.         printf("setsockopt error\n");
      ~. C+ r! f! A  u
  19.     }) n* O( s3 G2 W0 u$ Z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . t3 f5 r2 [9 h3 O6 R
  21.     if(ret == -1)( T7 F6 w- s$ i& t9 C
  22.     {" }  X6 _  H; w0 b# j
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");4 ], s: z" a' D% k2 K
  24.             return -1;; N+ J3 m* r1 w9 V9 X9 y0 C3 q
  25.     }
    0 [' ]4 H7 C- m% S4 S/ e/ T& p
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 }5 d" M  ?" I9 V
  27.     {7 P: V; t& L0 @7 e4 Q, r8 L
  28.             printf("Listen failed!\n");6 f0 z7 @, j7 A" x# O  c
  29.             return -1;
    5 [  o3 t( `3 y- q
  30.     }$ \$ J; P0 t" W: j
  31.     return 0;1 M) ~% a4 ?# `& y; V, g
  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);
    ' R) r  z4 e2 P9 b
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    3 Y3 A# Y; D0 ?' @! O8 k" ^% I# l8 t
  3. {4 x# D: @' F- h! }
  4. 。。。7 i7 F, J! a4 h. m
  5. while(1)8 K6 X0 i) l  a  _5 c0 L/ E
  6. {
    ' Z& {& h3 N# J. s9 p* \  M+ Q
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);7 r- d0 y. ]2 Q: q3 z; _7 g0 L
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");3 O! \: o- Y7 X$ Z$ r6 D; ^! e
  9.     。。。0 Z, e5 [2 Y' Z1 N! T. Z% j0 |
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);% |4 g5 g2 \" K! j+ ^; l
  11. }
      N2 i/ W( K9 l. R* w
  12. 。。。
    & f# ^" H# w, f! A, P' \% _3 n
  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);- q$ Q- @+ Q7 i! c
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ' c* Q2 s/ A. C& B. p
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;# c4 k! Q: C8 v/ [! }3 ]" E4 R
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;; V& @% N9 I) n+ n( Y5 H
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);' K4 _6 u: X: }
  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;
      T, d) w0 ~0 @, c) M8 z( C9 ~+ l
  2. pthread_cond_t pct;
    6 G* b6 P1 W& _4 k4 m; S/ v5 Z
  3. int main(int argc, char* argv[])
    1 o8 q6 N# x( a. k  ?2 ?* C
  4. {# O& K3 q3 {) b% l
  5. ...) q* h, O, x4 L8 F) }! L/ M6 A6 ^
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);& F, s+ I1 a, W7 G. ?0 g. F0 `( k/ E* Y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    6 d; L" C$ i3 {: D+ ]; {* |
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ; d" U0 V' B+ [, T9 [  a: o4 ^+ M0 @8 b
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ' R2 {$ Q3 v9 F) o$ S
  10. ...
    2 s  G5 X. _2 U$ ^* k
  11.     while(1)& n+ V. D$ K/ @2 x: q; a# q
  12.     {
    ; g0 R/ m4 j' U$ m. U2 x
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # ?% T5 W, u( t/ Z# D2 ~' c
  14. ..." }: C( l1 ^; U4 j( R4 p0 a! f2 D
  15.     }4 a: v; N  H7 k4 L8 j" m( Z. L' |
  16. ...
    % i7 E+ R. o0 c7 k7 O. |5 G
  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;">1 P, _& z, H; n0 c' }2 _4 X; R
  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" \' I6 X( Q9 Q% T% B1 G
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \1 c& H& K# ^0 l% z- {/ F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \5 o1 W* l) z2 ~3 U3 f; C
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    7 }* z  E8 G9 p: e  l
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"- f. }8 T9 A: I6 G2 I; w
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    + W9 v& u8 d$ P) ]  R) P
  7.     printf("preparing header\n");  {( ?8 s- ]8 E0 J  c; p; S
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \. Y+ ]' F9 E. ^. e( w# Z9 [
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \1 K9 X; D! E. _% i7 g% C
  10.             STD_HEADER \% ^# p  u/ j" |: f. v( J
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \+ Q5 C- t# k  s5 W2 e# |% @) Y
  12.             "\r\n" \; T  T! ~* @/ @" W; M$ ^" U
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % l/ G* K+ f: h* N# l
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 u1 v- y1 P) a+ S( V' R' _
  15.     {
    . d  R6 h* Y9 Y  q% M1 K' r
  16.         free(frame);
    7 M$ j, A8 \# w  _6 |
  17.         return;( b# }/ D7 L( f: x# I, P% y( k
  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" \* R: `/ ?; g; F+ n
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    # y" Z/ D  F! B2 t1 s* G7 Y7 ]
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    0 ~! N! |5 Q" {+ l8 z
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    4 y1 T0 d8 v1 H5 |$ k; }: a
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    7 E9 U( y! p5 _6 T! {, i
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . D# G. }2 E) J8 N$ o4 X
  7.             break;3 i* \2 |- y9 k3 U
  8.         printf("sending frame\n");
    0 B8 y. X# v$ U& x* N( L
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    1 p( G% i0 _" L& N
  10.             break;- o* r: V1 r  u; c: C9 O; Y% D; D  {
  11.         printf("sending boundary\n");! W+ Y1 X6 d5 f* T0 w: E8 e* ^8 ~' ^
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");/ ~8 F" \9 L: [- `; F- C, Z3 `7 m
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 e8 o! ], |; t- y* B+ S
  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。

& g3 \8 j2 Z4 h! \2 g' k


! |! n, V( j% C. w) `1 g9 a, z* R二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:0 s- R" w5 ~" [. Y% d# l1 y; c
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)8 j# q' @& r$ u! R5 s) k$ }
  2. {
    # ^' O8 @% o; W, m1 w
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; i9 n- |7 ~3 |; X0 B; W% f1 j0 K
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % I$ s6 k4 L. n0 i: N
  5.     {
    9 P" Z. A+ k/ d% M
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");- t$ d+ o% D! @5 R. I! l" L
  7.         return -1;. Z. ]) m- E1 [& U
  8.     }
    # P9 _& b- J) e' |
  9.     addr->sin_family = AF_INET;3 H0 D; U% b1 [
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 |4 ?8 [5 n: c5 {) s/ i1 d3 P  A
  11.     addr->sin_port = htons(port);) q, i# n; Y$ M1 H+ T+ F
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 y9 a! o5 v4 R* d$ n* _0 ^% u0 Q
  13.     return 0;9 v* O. U. s1 L3 }( b+ r
  14. }
复制代码
6 ]8 T: v% o/ M7 @" J5 n1 u

, J) J! j  P4 @3 g% z7 u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:
. r$ u) ]1 Q4 u) H( i4 c3 {$ ~: C, L' J( t' I3 w) D6 p

9 e* c$ Y# n* a' w. Y1 m' v
  1. while(fend > 0)* u: D. O, y, e: F# B
  2. {
    5 X3 B1 U$ Y% ]2 q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));  U8 a' b7 j3 J
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);- f0 L# l- S; `
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)! E8 K; D% r) }. m0 Y
  6. {+ K( {9 m+ N/ y) B+ i
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    . @6 I6 h$ @( x) o$ j+ b( n; t) r. R
  8. picture.fin = 0;2 |& Z$ X0 ]- l- x* _
  9. }
    # |4 Q. `+ I5 S$ X
  10. else; V" V3 ?8 M' D* \" ?
  11. {
    & z$ G1 u+ @2 r4 T" n' s
  12. picture.length = fend;
    , |7 H1 g! }$ A# D1 G
  13. picture.fin = 1;
    ' _+ a& n- I0 B5 O4 c% [; `8 @9 Q9 z
  14. }2 o7 K( Z0 u; m* S
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);$ l' d& o0 j# R5 W" L+ m8 E
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 D; Z: r* k. r2 A
  17. if(sendbytes == -1)
    " J7 |* T8 D5 w+ d
  18. {; ]3 {3 O/ K$ I: Y* y7 c
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 j8 Q! D4 V0 P  g4 A
  20. return -1;% N: v' R; n0 G+ z/ h( d
  21. }
    3 p; K2 r6 `# i5 a* f
  22. else
    - z# e- @2 K! u8 x. t" e
  23. {' G! |: }3 n# j
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;; _3 m# i* A1 E, u( E/ v
  25. }
    ; x& P( c! ^5 _' a2 o' q
  26. }
复制代码

- W' `( W9 a  I, g+ i# Y" x) C: i7 X# N. r8 H3 `


& v  O' D( Y6 R" C$ ]
- @+ {$ o& h, `, r# W& ?$ V/ \iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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