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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
" O" K  x. M  W( U3 p8 d7 T  y! Q; _) t
( W# C4 L% M( s! `


8 M% @' h1 ], ~6 q% 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
" D2 y4 g4 J- t. c2 W) T3 k& d$ s5 ]- t+ ?* D& B+ @$ s3 F0 A: g

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。


8 N5 H5 D$ i9 i% |


* m& N7 ?  u4 r* N

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。


    0 Q8 F0 Y. 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。


1 |% G: j, F8 P  Y1 X一、HTTP网页服务器
; ^! y$ X* |  b2 n+ N( b2 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)7 [' x9 n  w# Q8 V0 c
  2. {- }9 H% G$ u8 F2 x) v' n
  3.     struct sockaddr_in servaddr;6 d8 t3 ~  V' c/ D1 J
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ' O$ W) n' p: `, B8 M2 X4 \+ E6 `
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    / q( U4 Y/ Z% O: b
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    7 J  W9 F- M) O; j2 ^5 t
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. B) ]9 L6 _, K4 A" x7 z  W
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);' P; Z; n" `: g) f2 b! `
  9.     int ret;  j+ ?$ J/ ?! M. |
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 I$ o2 p* {9 M0 l7 M. J! D$ D5 j# D
  11.         {* B0 Q2 a9 L! D& m) R
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ b+ B, E! }% B) F, b
  13.             return -1;/ z+ h1 u( P  T9 Z3 F  y' e9 n+ a
  14.         }
    + O% I# K/ {: h/ s
  15.     int on = 1;+ t6 |1 I0 P- [, x, K/ P
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)" n. C( [9 F: `8 I# {9 h
  17.     {; X' S* G1 P7 ^5 M7 _4 O
  18.         printf("setsockopt error\n");+ E' B2 |1 q. R9 L$ n1 C
  19.     }4 d: x0 U0 `4 g% A$ ]
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 u  l6 u; |; F4 R' n4 c8 N2 A
  21.     if(ret == -1)
    1 w! _) Y6 o5 D- I3 E, j
  22.     {
    ) C7 `1 d4 ]% W; O
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 T: k, f! f5 j" a6 `  F/ a
  24.             return -1;* J1 w$ o6 _- R/ A2 p- U6 o% ~( O3 v
  25.     }8 H1 u0 e$ C$ U8 _! t4 ~$ M# n
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)! @' O& E- r2 R. H
  27.     {" S: |  c% E& |( s% D
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # ?) f& G$ o( e& N- {
  29.             return -1;
      A: T$ ]  |4 m0 B! c+ f0 G$ a
  30.     }$ _% \( _6 P' m. m% R3 G! E
  31.     return 0;
    . l# X: K1 ?" G/ T, t8 d, W
  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);- E8 e3 B1 B% P8 I: D
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)% T) b& K: @) k7 c3 E$ I
  3. {. R, I) S7 b1 r4 W% t
  4. 。。。
    ( a2 O6 M5 ]0 k* m* ?  k. d8 u
  5. while(1)/ C1 s8 p2 b, T6 C0 R
  6. {
    0 D$ `. r, H# V! E! a& R! F3 T% |
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);8 v+ H& F; e% j& }6 s
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
      _4 n4 C+ {) @/ o
  9.     。。。
    5 T- U% i( w/ x" L" a
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' o. ?0 k  n* b6 D: G- b. e* F
  11. }
    5 ^9 u3 c3 N1 ^3 I6 W; J
  12. 。。。
    7 G3 G$ F1 d2 Y2 T; z
  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);8 q! G6 l  J. e( i* v! w1 l. F5 m
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    2 |% ]$ H+ {8 b+ h0 b! R
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;) P* G0 ]2 O) Q% W& L
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . ?. l) g% B( T" M# O! k# _5 h
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);% \  e( n% F; T0 r' I8 {
  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;
    + E5 h, A# u. _. D; f( T
  2. pthread_cond_t pct;* m2 E( W0 N: w- Q# [7 q
  3. int main(int argc, char* argv[])7 Z0 [7 k- ?# I! I: ~3 _6 S
  4. {& ~& K& w# |; o% A' ^1 [5 ?
  5. ...3 e% w% [9 J2 M$ Y% o
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);0 k5 k5 o  b  x6 \
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    * O# u; G1 j$ J+ t- U: B
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ f! T8 h) F* U: u: _
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: J0 h: i" C# f3 l9 {) f) k! l
  10. ...
    ( z/ m9 l  s; ]* ]- n
  11.     while(1)! j( x" N) u! E9 R2 E+ R
  12.     {; s: J, A1 {$ D0 H# S( B
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 ]' p3 D8 a3 \: y# e$ v
  14. .... t9 n4 ~4 G0 s% P; y
  15.     }7 P. q5 L' K  w9 [2 M3 ^6 D0 }5 e9 ?
  16. ...
    / _9 g) p5 R$ G" m9 |( `
  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;">, @" O) o3 S  N: A
  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" \
    / n0 {& B0 {: V# W! `
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \. t/ `; E2 m; T+ z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \3 y# p& A- ^, D9 ]
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \0 `0 @7 x9 ?- F$ W; \3 k, c
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"+ B; r( @$ g9 H' J
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    : A% \5 \, L9 n- \
  7.     printf("preparing header\n");
    1 V: X- S/ l- \0 V( C7 \/ K
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    + ~3 _; _5 J8 O$ t+ V8 s
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, ?  a9 T) ]/ y3 [$ j( F
  10.             STD_HEADER \
    0 u1 D! `/ p) d% a+ r6 E% Y( T! \/ S
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \% N6 k  k% A) Q" p. a! V
  12.             "\r\n" \
    : x7 u# z" X" I+ {/ _- I2 X7 p% j
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 [! [( w- w! ]. l  a6 F
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; T4 Z; V: \6 m* y& K4 b5 y
  15.     {
    8 P" S" w0 k7 H" r
  16.         free(frame);
    0 ?2 `8 ~. J) s4 Z
  17.         return;+ P. s0 y7 P1 m7 d/ w; x  u, ]
  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" \
    ( t0 Y" k% [' W( w# q4 n; I, A
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" x3 S: H- x6 j9 U: M
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    + U& @/ S1 s' D
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);2 f- P3 I- b% P1 s5 r- E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");2 U8 p7 I9 o9 a7 d6 m# i; M+ F
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 J, k$ b$ ]7 I. {1 L. A
  7.             break;
    $ u' B6 ~& Y( h
  8.         printf("sending frame\n");
    ' B* b, O9 G' m2 Q9 G2 Y) F/ ]+ k
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    5 |  Q5 Q( K8 R5 I9 H4 A6 _7 o
  10.             break;4 ^( u* Y& ^) T2 g* x! T
  11.         printf("sending boundary\n");
    , ]2 h/ C7 t; j6 I! m
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");1 _, w6 D) c1 g, r! U& ^3 S8 ^! ~
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 G! p0 p! ]* g5 _% `2 h" M& S( L
  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。

3 f5 e2 H6 ~1 b5 a# ^


0 X+ x7 `4 d2 z二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:2 e$ u& v5 u' E) G) y/ w/ S
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)) o: X+ J+ |4 ^8 H3 h" Y
  2. {& c. g3 i) f8 h, A' y3 J5 O
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    + ~6 o4 L' C, W3 [* m
  4.     if(*socket_found == (~0))
    9 h3 @) T2 T  h1 s
  5.     {, a4 {+ r- r; J6 K% m
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");* f7 w# }' k  w! o  ^% `8 G
  7.         return -1;
      `  i1 A" W, ?% k# i
  8.     }% U0 l  O! b: U% a$ ?% d
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    9 j3 C" G# t) F, R6 |; z: m( W
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 Z. {, Q/ }5 _
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 L0 ^1 D  ]4 m3 Q% Z2 a* U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);. p$ t5 ^# h% ]0 _7 O; ~
  13.     return 0;; O5 T- u" K6 l
  14. }
复制代码

: H! `+ i6 M; P- s- {0 X) L
# f; W2 l) ]- A- J+ 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:
5 u7 ^  |/ ^6 T& Q8 o$ r- E$ P8 K8 j% S

8 _! l$ }; _! Q) v
  1. while(fend > 0)
    ( t) [' h5 a( o( M& M/ q1 c
  2. {
    + k$ F4 O- s) K
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));. `% |0 T- G8 R- l, P
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 E# L3 G7 ^3 G9 [1 b' x
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)0 Y! l/ ?; Q* I3 R+ J
  6. {( K* Z7 z0 c. x
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    1 d$ S+ ?7 b4 y
  8. picture.fin = 0;
      S# H; t) P: @! M% N; J7 a
  9. }2 ~; r$ @0 ^' Z
  10. else8 \5 k, \+ _  a* s- g6 ?
  11. {/ K" h  }5 l; I1 a8 \
  12. picture.length = fend;
    + `: ?: ]( E( q8 a. y& e$ D" W* @
  13. picture.fin = 1;
    4 n8 h+ C+ O+ t1 N' H1 a
  14. }- }9 y/ c& R1 s; B3 O; z- [( T
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);5 S. ?, ~( j" ]5 ~
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);% n& s5 q$ h0 V9 f
  17. if(sendbytes == -1)7 y& Q' u. P0 @) |* R! y; E) g
  18. {0 E8 Y. l" \: L. h" W
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");" [& w7 x$ y) Z+ }0 z" t6 E/ [% p
  20. return -1;
    * M1 o8 I# H9 u: e: @* f) B
  21. }2 O9 m  `! }5 f3 G4 z, E
  22. else
    ' K) W2 Z; R& h! t6 C; a2 A% {; B7 q
  23. {: O* |2 K1 u7 q, ]9 ]
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;5 [* r% ~/ `. J* V" f
  25. }+ F7 h5 N6 W! w. x) V+ }
  26. }
复制代码
: i/ `2 n% z7 ?3 o! v, {$ b
; L! n% D# J1 Y8 ]

( F# Z4 Q0 ~7 {! i  g' z1 o& i$ W

+ i8 X, M0 g6 T- H6 fiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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