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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 4 w) e" T0 |' e

2 @6 S+ f1 z3 ?

$ `! j) `. F% k% z, f6 Y

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
: f5 \6 s6 I, ~0 s# h- Y
$ F* k, o  q; v) [& H- ~9 B1 l

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。


% p9 H# h4 O; _  \

2 ~% ^. S2 u+ _2 r8 M

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。


    3 t/ M" z: L, u

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。


% r* l5 A: Q7 ^2 p2 c! q一、HTTP网页服务器# i. ?9 e0 Z% R% ^& S) v

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)
    , s7 W* i. d& ^
  2. {
    / V  }& M# ~' n; z& J8 T
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    & _  a8 s2 p' q, n' K4 o* t8 J& [
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ! ~5 l8 T0 E7 C9 R* c! j) T2 B
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    " H3 t0 z4 _0 m# ?
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    0 {5 m: k6 o, f7 E) U& ^& B
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. o: ^8 k+ U) A8 K% V
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    8 ]- u6 o: k. a+ I
  9.     int ret;
      u8 ]1 u. p: P. O$ i
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " r! R8 n4 c: G* x; x
  11.         {. K8 S  [) D4 e9 b! g
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 j% U- Z5 f. O- a: Z
  13.             return -1;
    ( Q8 a2 g$ T3 @  X/ w$ M$ H, \( H
  14.         }
    % x% R7 ~1 t( w: _
  15.     int on = 1;
    ; l2 k- R- S; V' A' X
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 ?' M/ g$ s7 ^4 M
  17.     {7 @- Q: P( V" q5 I* Q# H  \, H4 I
  18.         printf("setsockopt error\n");1 W1 i. W: b# S
  19.     }+ s( l0 H: ~3 S" ]
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' v( M3 t* H2 H  ]1 c- R
  21.     if(ret == -1)
    & x1 g0 S1 n; r" q( l: u
  22.     {9 Q$ i7 s3 p) _+ z& `0 @
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 q8 M2 |" P/ }5 W" W
  24.             return -1;6 }+ \+ l' @8 Q; M- |
  25.     }
    $ j) H( M% w7 [  A1 L8 E
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)5 O" ^2 ?8 i8 n; H* X
  27.     {
    ) D  f4 t) L9 n8 u. }5 `
  28.             printf("Listen failed!\n");* U* i% h! O# [) @6 L- r
  29.             return -1;' ~% ~8 _, `0 n
  30.     }
    . q: t1 w# O; Z: d3 O( a- f
  31.     return 0;; S5 b; j$ Y" h* d2 Q& l- Y1 R4 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);# m+ U9 y9 G! x# Q2 H. s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg): `" V4 |" Z" v$ O
  3. {
    # u" H  t# A. }0 D% b/ t
  4. 。。。
    4 u1 y% q* R# }) o" ^" k9 R
  5. while(1)
    ' l% g6 E% Y9 y. z; X8 [
  6. {" t  S  r" N6 L* W+ h5 G& ~7 ]. _
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    + y: f" \6 w/ l/ }0 D
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");9 s0 G. M  E" u% I
  9.     。。。# ^9 g! B7 |& j- t6 Y+ X* Z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - O/ [/ i  [7 {* P7 D/ Z# p
  11. }
    6 k5 L/ v3 `7 f% A% H4 L* g
  12. 。。。
    $ I( K. c/ K+ x4 ?% s1 K2 @' y  H+ u
  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);
    . W) u8 C. j# ]; A
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;7 x1 y- |% B: _' `
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ; F: m) A: Z* r  u
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;$ \1 T1 i0 Y" u) q# {: [. F
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);6 g6 A$ d* w/ w" ?
  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;; g5 i+ j! U( _% `+ b/ k1 u
  2. pthread_cond_t pct;
    ' _3 k) Z5 X) ^, T4 Y
  3. int main(int argc, char* argv[])
    % F8 f6 i2 ?* A( m
  4. {
    : Q# c) x! O+ k, M7 D
  5. .... L) L: V: \) U9 z3 n
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % N5 ^% T1 |/ I" o, ]
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);' U. t/ L" o3 b, J# n. S
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    9 f3 J! E& t- E/ w" y) J
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ; n* x2 `/ @0 D, M& @4 X
  10. ...7 Z# L! P" O) m3 B; w
  11.     while(1)0 b) F+ a# {. t% }
  12.     {) v8 D3 |( t% _
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);; d: k" E6 P  R8 `" Q
  14. ...
    " E1 C3 y6 k+ [7 W6 c. c
  15.     }) i1 l3 K4 C% R5 y4 h
  16. ...' h4 d8 G! c. z
  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;">) B1 y; w8 t+ j  s
  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" \
    . |- D* g2 j: v! u" V& E
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    . U8 a7 E& e  ]
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \* U2 m8 {) M0 U9 f
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
      Y2 z; T2 m* ]; d' f
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"( b' g; Y; J) ]
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"; p( [- d/ ~! T% p5 o5 `* {& y0 w
  7.     printf("preparing header\n");
    ) m$ d1 L, C! y! E, D
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    6 X0 w5 k: n9 W2 `* D4 F) E
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    # u$ r% d0 B) b0 O  D4 z
  10.             STD_HEADER \% i' e  A' Q% P, @7 f6 }
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 |1 {6 o* K2 G$ k9 l1 L% p6 s
  12.             "\r\n" \
    + |. D8 o1 Z, T/ E) j8 j9 D
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( ?/ ~/ M# O- f) L. L0 n
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 F# r2 M' n) v1 B8 A- k
  15.     {
    0 \4 x* o7 ?! O  T
  16.         free(frame);
    # Y* Y) y* e: ^8 J9 H
  17.         return;
    / Q# r) J( P2 O) K* U2 p/ L) q8 n
  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 {, ?9 @& C; @" i
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \( p% S7 h3 Z- A2 I$ O, |5 M
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ( p( \/ ]( L- R* D- X
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
      |2 C- S2 t1 M6 D& G
  5.         printf("sending intemdiate header\n");6 e  ^, F( u: S/ f  C
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 d0 a, ?7 V7 q8 x( I
  7.             break;
    + @+ Z+ k  `8 v$ ?9 G. u4 _
  8.         printf("sending frame\n");
    4 z9 A) @; P; e, U# |2 O( a# T
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    $ i3 G* p9 L, G% E6 k, U" u/ G
  10.             break;
    . C* p0 ^0 m2 H+ F+ ?4 a* U
  11.         printf("sending boundary\n");+ L+ R2 x/ D. N5 A) W( @
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    , S! i& c. Z7 F
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! M+ Q0 G8 q- H  {- @+ }, R
  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。

* d2 v! ]( a; r$ @" r

# f- [+ ^% E+ F1 \
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:6 D" z& g: m5 W' E$ D+ C
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    + |4 `! l' S' e
  2. {
    $ Q( I( U1 s" R! M
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);: c3 f; I, Q% b: ]# |  b& E6 J! E
  4.     if(*socket_found == (~0))
    3 q3 C* x9 p5 n: A' A7 C7 |
  5.     {# x* z% n2 ^2 Y3 X
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");0 j  e/ T2 o+ T# e8 ^) \
  7.         return -1;; m9 `! s: m; u  G0 k! A4 c
  8.     }
    6 w3 b: [$ O! q# ^2 ]1 D
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) X% I* g4 f. ~- ]5 i+ ]2 y  Y
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  i* o$ j% N* Q
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; W3 V' x4 a2 r
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( T; T" |( l& i$ X4 R
  13.     return 0;# p% y% P+ k( y
  14. }
复制代码

2 P& ~$ _9 [1 `# i
. J" L1 \* y' Z5 {' F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:/ I( [0 N1 V* U
# n& B: `: j4 M2 E" b/ W" r# g% w3 F

  P% q% z7 N$ g4 p
  1. while(fend > 0)
    # {0 ]0 ]0 I: R6 M
  2. {
    & f& d9 K0 H) o0 U
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    2 }1 I3 o- A+ ~  a. L/ j- }
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);8 J2 Z. O. Y- ~: N, A* s9 Q. N
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ; W8 T3 u% U$ _% h
  6. {$ g/ }: F: N: Y& R, ]5 l7 S- |
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;5 H$ g( v3 C+ @/ a) E/ Q
  8. picture.fin = 0;, O2 `; g2 F; g' d8 T1 b2 V
  9. }. @, H) V5 R8 X5 {
  10. else3 u. z; i' Y1 Y
  11. {
    8 |: Q* E- y  [; I* V) \5 m/ M
  12. picture.length = fend;
    . v/ r; P  \- _. y* J
  13. picture.fin = 1;
    # V' p3 v: m7 _# _- S
  14. }
    1 J/ f! y) ~; f0 h( e& {0 p6 w
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);4 z9 J  ~5 s- |
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);2 o' t/ F; l# U
  17. if(sendbytes == -1)$ `* W/ C! U% \5 q# i2 d
  18. {0 O$ H& N; `: p
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");/ g$ d, c$ K* n" A7 X
  20. return -1;3 n+ v: x) l& a( B: W7 p4 F
  21. }
    + d& j0 E# [& C4 a" j3 X+ Z# _
  22. else
    ' Q9 k: f6 ~; }4 K
  23. {3 G3 [. P7 |. p) f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% t0 U9 i  ?3 e7 z! `
  25. }
    2 z) G: t9 w! L& v) W: n7 t6 O0 O) ~
  26. }
复制代码

9 j4 h4 X  [/ w& g6 q# b% h) i2 v. }# _' E0 g


. b1 }; ^. d. x7 ~6 V! \0 x# x+ c/ i! S
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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