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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 ! O2 O2 }  E9 V; L1 g# l( _; G6 t; U

9 m# e, ]& K  p+ d, [


( K7 K) _* U0 [. V/ d3 Z

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
4 s4 p1 @$ ~: n) D; o9 U7 t
9 D7 K# j' h' R7 x( v) K/ t

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。


+ u3 @+ K  G, v. W2 ~, \


# _1 Y9 \. {$ P$ g/ ~

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。

    - T) K. \/ i* |! L: K

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。


; I) Y& p- R! S2 [一、HTTP网页服务器4 d& V! `7 p* z- e) o; @  q' _9 \

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)
    ( o& V( {7 e0 M
  2. {3 j- X4 q8 j  q! X8 N. y
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    : x0 q4 b" r0 q0 J2 b( }
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    : n3 b4 B0 V+ a/ g: r2 G6 b8 ^
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ( M3 l" z( \4 e) i1 s1 }' A$ f7 `) e
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    . W* z, \) M% W4 K
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% K" c& L2 Q/ b0 _
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);3 H- t2 O& H& h! h: U
  9.     int ret;0 M  k- D. @; I2 g% j7 B
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)4 L! u! m  `6 M: G- G
  11.         {; H, s1 [# q& Y2 J6 l9 O; \/ }, C
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 t3 Q" X, w% x( c' t. f* V
  13.             return -1;) E. O. ?; h  c9 Q- o* a1 {
  14.         }
      W4 [& |- T& s4 i& {7 p6 U
  15.     int on = 1;
      U2 Q. S3 _+ m' B; [/ S
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)0 G, x" M& ]. s0 \0 P6 d
  17.     {4 S% P8 J7 f4 r& c
  18.         printf("setsockopt error\n");2 f5 U5 o3 R* E
  19.     }
    ( J# S& x- `; B3 ~+ e
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 Q' D3 H* x* `
  21.     if(ret == -1)
    0 j$ A( i% ?: o" ?
  22.     {
    5 c$ @! e/ J4 I
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . g0 h' @+ p3 u) t: L, l' o
  24.             return -1;6 m( X0 C  _5 g6 `
  25.     }- r' R6 z. {- T  C
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)6 m! y6 j) _; @1 t) t; \* w/ A: q
  27.     {$ f# A2 Z: l6 J+ L
  28.             printf("Listen failed!\n");  P0 ^* j9 c/ Y, ]1 F4 v
  29.             return -1;
    " Y" k& S. A8 e$ ]
  30.     }; Y% h, ~8 k3 ~/ m8 |8 x* d  r% y
  31.     return 0;
    9 L1 x) o$ }. k3 @; E; J
  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);8 o# y" a+ w/ [3 t8 X4 w
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)1 x9 Z8 W* c3 @- T5 W, k
  3. {
      p' ?! f: i6 M8 b# U( h7 x+ y5 I. I
  4. 。。。
    % P7 `6 ~0 k9 K: z
  5. while(1)6 e0 X, \$ b6 b9 U. d: L
  6. {3 h+ R* f/ W& h3 `: P) Y
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    1 A* X+ b# G* g" j+ Y$ F
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");' [8 U/ ^8 {) p$ _3 a
  9.     。。。
    ; W$ t" D+ {9 F2 k
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' Z7 V/ h4 F! U! q, d
  11. }
    4 }7 t* x* {7 l# o+ g: n0 X
  12. 。。。: i  Q" R  B$ l% _1 G7 K
  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 f6 |  C! O0 z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;: D# x- u: A  F0 R- b
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;9 b; \$ j/ K4 W" o7 K* S/ M+ W1 x& I
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    7 X& O: j+ F  b& j9 A+ T
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    % Z, _' d5 k. d2 O+ R7 q0 s
  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;
    + c" q5 t5 f1 H; X, i4 G6 ^' h
  2. pthread_cond_t pct;- g+ J  i( L$ d0 V$ w! M6 O
  3. int main(int argc, char* argv[])7 Y% a. k: ^+ \
  4. {
      W! {7 @# h0 V. H/ L- I+ i! s9 J
  5. ...
    + w% _0 }  X  s' z# r+ S% P* t
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);$ G! ]  U8 ^" \- N7 U% s
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);5 Y6 l- w1 \: r% d/ M) T* Y5 v
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    2 \" @5 s$ q3 a, y3 H, x9 {  ?
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    , G& q) t$ u. ]2 e
  10. ...
    # @8 C6 l, F# X, G
  11.     while(1)
    " B5 F( n! Q9 k! p( `
  12.     {
    ; a" i% I; m/ X6 P" \, Z4 `* \( A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * Q  Q0 j4 s* t0 _0 }1 d6 e( Q
  14. ...( U+ T: g4 c2 F: z
  15.     }
    / B1 A/ N1 I4 w9 I( L8 m: X
  16. ...
    & Y8 h( r& t- Q
  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;">* c# m' u" \9 C' f8 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" \
    , _, K8 b; W; ^% \' W; ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \& [  V- Y! b' L/ a4 E, Y% l
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \/ r. R/ l# T/ G- v. U+ E- |# P
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \/ E  Y2 H2 F6 X( y" H( t
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"0 h6 a! P& s; ?3 f) S4 S% H
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross". C  Y6 f9 {( J$ _
  7.     printf("preparing header\n");
    $ ~$ f, G, K, S$ Q2 O  T
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    3 @  x& Z+ z( m' o) O* i6 s, Y! R
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ! \) h+ O5 w+ B( ?: L
  10.             STD_HEADER \" [7 g  K" ~5 V
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: j/ Z! I! S! p, _' ]$ o
  12.             "\r\n" \
    ! ?5 s8 g1 K0 s2 x& i, E! b
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & U- f' w: Q7 h7 \+ S3 U- z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ [. X) G4 G8 V' o4 `/ T
  15.     {" [) D( x  d1 i1 s% r
  16.         free(frame);
    . [  L3 C9 D# g$ D
  17.         return;
    7 }7 X5 O& T2 H, W: w; D
  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" \: _7 k! g2 P8 `, W
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \  P! X5 S6 {& D1 U8 ^% w" P3 W
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \1 i& u  r& i8 m/ ], i' Q. Q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);) t$ }+ ?( Z& L. H! T  X5 S
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    / }  J. d# H4 b- z: v$ s' ?
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 k, d3 I) Q4 q; D0 u5 o- u0 W
  7.             break;
    4 ~! s& D7 S( _4 O) {: Y( @
  8.         printf("sending frame\n");
    # g* l+ a! J5 i( I% I' h
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    8 H( h8 G4 L4 s9 K, w+ U2 ]9 ~1 ?3 z
  10.             break;- Q* ?4 Q1 y4 w/ n. h1 I
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 \3 g- D' D6 m4 J0 q
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! g# l3 u" H9 J; J0 B) V8 ?
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- a5 G& W% \- ?& O  O5 ?
  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。


+ B3 `. q, f( F+ G


' c: ^! Y$ [9 j7 Q' K4 C. W# C二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
+ @) e/ }! e& s+ R! H% j- A
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)2 M7 A0 _* ], t" a" l% B; b
  2. {
    + d3 h; S( [3 j$ S9 A! ?; B
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    - G4 @8 E' k  M3 C5 ~* i( K
  4.     if(*socket_found == (~0))
    * c5 \# |0 V$ f- L$ \
  5.     {
    % N+ t. [$ y- I" f- F; S9 W
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    9 B* Q- U6 T  Q
  7.         return -1;
    ) u9 q- C0 h7 N1 [6 e
  8.     }) G4 Z! f& ?7 r% i3 E" k: E) [
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 x; H( B! V+ X1 Z& ~" q7 l
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; j7 j$ ~  r" W  ?, U
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( B) w. D- s" ?  P# ^" I
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);3 W- G! n" M. s
  13.     return 0;
    % h& T6 ?3 C2 F, @
  14. }
复制代码
7 s- N" g5 Q7 D3 R  d5 U
# E8 R; m/ g; _# E( ^9 A! a; C
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:' ?1 H6 b" ^; b  T! d; Z5 ~
% w+ z% H3 k/ n% g* h

; C* E& D2 \6 }
  1. while(fend > 0)
    7 a! s' s/ l- d$ E- S3 ~
  2. {3 a) p# v7 `6 O5 m, Z
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    , m. [5 t, v) ^2 \# B. z5 j
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);' |( c9 e. C. G( y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)0 a) V4 k8 q) O1 ?4 s7 @4 J
  6. {5 `, `( n' W4 y. A) m" a
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;4 D  k( a. y1 S1 i% O8 P8 ~
  8. picture.fin = 0;: D$ {2 f) ?$ i" N% m
  9. }9 D) b/ v4 b3 x2 r
  10. else0 S) {8 V& {4 e4 q+ N4 d9 {0 u
  11. {; ^+ Z8 j% }% {# ^( S
  12. picture.length = fend;' F1 G% V+ V& v  e
  13. picture.fin = 1;2 u6 R( y& U" J: R/ l
  14. }
    7 j* b" _/ E. q& t/ y0 |' B) T
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);% t- T8 b% \# B2 U: a: C
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / Y1 m+ F% B% Z( I1 c
  17. if(sendbytes == -1)/ [' X7 R" }- e' p' m; {# J
  18. {# y1 {+ G' [/ S) J6 U( W( J: B
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 ?1 R, L8 i8 j7 w" N/ o' [
  20. return -1;( r6 d/ b, H7 _  G; {
  21. }) G7 F) v8 o& x  }1 e( }: |
  22. else
    3 ~' Z  E: P  \6 m6 P5 n
  23. {0 |' e( G$ K( }! h
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' p' T7 \  j1 J  q6 B/ r
  25. }
    ! r4 z2 {) }7 L, M: [; g  [& a
  26. }
复制代码
) A' ^) n* L/ D2 I, U
7 Z$ D3 a" y& Y( [" s

1 P7 {5 e2 i7 s
3 w; v% F9 m0 Z2 T: ~" u$ B7 G
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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