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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 / |% g7 a% T8 E- r4 y( P4 q

8 H; p8 t% l9 r: t6 \% V


( g6 u/ S, _0 ^7 v% ~0 c& x

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, P2 K. u+ B8 V! S2 X: X
1 F* f$ R+ E& 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。


8 h8 C9 ^3 ]% N/ v4 e8 @& S" ?# M

' T2 x. E+ d! P

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 ~/ M4 g+ n0 {% m' ?

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。

" `0 H4 w; V  F* R4 A
一、HTTP网页服务器
/ Y0 j( l4 G3 \* O+ s  x( k) E

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)) `/ g0 {9 X  N' O5 D$ f* z2 Y# q2 U
  2. {- x7 m3 e2 }6 J! O; C6 P
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    4 d& f" R! j' b- ^" Z7 }
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);7 v7 x/ O% l* I2 M9 k" P
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    - p+ l- W/ q7 T$ [
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;* A$ x* H8 J; O) b* C
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - p9 ]5 {- v. x: g# c
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% @. T# z& n; S- r  p3 m
  9.     int ret;
    , H$ s% s: W* X, G
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    8 z+ w9 x% h: e. a$ y& p( E! M
  11.         {/ ^! K) C; P% A% o( b
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);9 e0 Z* q' X& n1 |  @7 p
  13.             return -1;
    4 W* k1 b* D: ?
  14.         }
    4 a4 \* n% W/ R0 @
  15.     int on = 1;
    5 X5 ?4 K. B, ?% w0 `4 j/ p/ ]
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; b, `' c4 |( n6 R+ O6 {3 [  Z8 f
  17.     {5 V5 K4 k9 y8 b' c5 R$ V* n: d; j% @
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ( h3 U/ j3 W/ {  n
  19.     }
    ' G8 D( z) U' @  U
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " U( c2 c% h$ g0 Q7 c1 b. g7 B
  21.     if(ret == -1)* I0 N/ e5 i+ U* h
  22.     {
    ! \+ H' ~/ d9 T: J% \- X7 p& w7 }
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");5 S7 A/ \4 h. P+ h
  24.             return -1;
    1 L- M3 _5 K" G1 H, G
  25.     }
    4 n# z+ s' I3 M5 [- q8 W, ~
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)+ D4 m* x4 {3 _" ?" e
  27.     {% i) _! b  O% L
  28.             printf("Listen failed!\n");0 r' J1 F' h" k  O
  29.             return -1;& ^, A, Q9 S5 u- V& ~
  30.     }
    : p0 \( K& l: Q* H6 H' b# W1 K
  31.     return 0;
    ; b9 m/ p" U( O, E% e9 ?
  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);
    . c" ~' v1 O, b; x! I/ O! I# Q3 _
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    + t7 {. d# {' d! j% c
  3. {4 e9 ~' O# f' H/ R/ g* d% _
  4. 。。。
    % M( y/ Y& C' z3 P
  5. while(1)
    , n! p2 n$ x4 U5 }. J
  6. {9 p$ ?! e* ?4 v7 C
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    3 C$ D# [! O/ h! B; F
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    . x$ o7 x7 @; v% F
  9.     。。。
    . J! ~( v5 J0 m; x5 [& K
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 K  e# u$ P) l* n0 _5 X) v
  11. }
    7 B8 j- W$ E0 _1 U
  12. 。。。, B- Y4 B6 c! p% D4 y* 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);8 F9 d( [; d, m/ X; }% a! Q/ T
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    5 ?7 u% p% M4 f7 G7 {2 u' M
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    / o& U( [! l: I9 X: y1 Z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
      X; M, C) U0 n' g0 L5 J$ j+ D
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);4 [- T) i! F* _: ~# y- v. C
  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;
    * x1 o* J. i. [) o! A, _
  2. pthread_cond_t pct;* Y# G: O: U  f
  3. int main(int argc, char* argv[])2 I+ {8 t) ]) ?7 Z  T$ y
  4. {6 _; n. W! R7 o$ v) U6 i
  5. ...1 M7 O4 H' v  z6 z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . V( y: [5 [( ?8 M' s
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);* n5 ~0 t7 y/ V
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    # Q& A) K3 w! s8 {+ p: N6 W7 H
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    2 t9 D- l$ k: t5 A2 Y* l
  10. ..., p- W  ?# }8 x$ v
  11.     while(1)  k$ `9 O0 {# Y4 i: K2 O
  12.     {( v! p/ s6 i/ H: T
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % d0 I& K( R  g1 W3 U. @- N) e
  14. ...
    ; ]! o& L! U) W) A% }) I# g- v
  15.     }
    $ z! a8 H6 E8 ^9 f6 I; z
  16. ...6 M, t( M8 J# ~' `
  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;">
    * |+ W; A, J. W( x( h. m$ A" i# Y
  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" \
    ( Q) v9 `& t- r; P& r
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% u3 b, X  k, _" Y  J2 r
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \( D; \4 T# N0 f0 V( v1 `
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    & \9 U: t/ Q5 H& Q. t" `
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n") \& S; V2 W! l* V) J
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    7 a7 Y' U" {# e! g" b/ R
  7.     printf("preparing header\n");
    # n1 m/ n/ n- f+ Z2 a. ]
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \9 S* k! h8 A6 b6 T& X* I  X
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    2 W: J) D( d1 W2 Z/ b5 G+ O( V( i
  10.             STD_HEADER \
    0 O$ P* g6 p" f2 g2 ~" _& Z2 x
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \* G% n. e, f) s+ |% ], z3 u: r
  12.             "\r\n" \! y6 G5 ?$ O. L1 U
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 Z8 X. a4 z, Q; S2 i2 s
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / i# R  n# K) t) }9 l3 z
  15.     {
    3 U0 I6 f" B8 _  X
  16.         free(frame);' H! V* b+ h8 h9 n. w2 n
  17.         return;
    " ^% ~' t; I( X
  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 p/ T& q" W4 A6 a8 ]0 c. O
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    & {& [+ C, P% m7 ~, ~) O# Z2 D: W
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    $ S6 Y1 C) w. y9 E
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    , P2 o% U# G' P/ F' R  f
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , i5 K' K8 J1 c# Y# A" `2 ^3 P, j
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / _4 N/ @% t! g% \* v  g
  7.             break;
    / {" d$ |* u- }7 e; i3 W
  8.         printf("sending frame\n");
    - M8 B0 l2 G; o! v' x9 H3 I
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)$ h" h" ?% ?1 z  L( z
  10.             break;
    $ ^; }) \8 N) l1 E
  11.         printf("sending boundary\n");/ _! ^8 M$ }8 j$ L8 E  o
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");$ N& o7 d9 {& Q0 E6 R( j$ d% X
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 Q6 S. q- c! p" d
  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。


$ ]7 b0 M: @2 Y/ L% e+ \


6 Q/ Y# F: l) \3 j/ ]" q二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
$ m- m9 N- l7 C' c, h/ k. W7 _
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    0 b+ }; w" ^2 w0 \( O+ T  r
  2. {. P; L" u" C. z/ X: n
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);8 f4 J% J7 a6 ^
  4.     if(*socket_found == (~0))
    : D# o2 U6 f( ~
  5.     {0 J  ?# u0 N& t# @
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    0 v1 ~' e! ?' D+ I+ v( ]2 {  ?( |
  7.         return -1;1 X" m& G% E& [1 {+ W$ h5 f6 t# a  A
  8.     }
    4 k# O/ r( n5 B+ R/ U  f- {9 e! L
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    5 V2 G) o1 e, {% |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# y, ?: Q/ R  r* h9 ~9 n5 b6 d
  11.     addr->sin_port = htons(port);& I  Z( f2 {# t" f
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( ?7 Z, a0 q% F% X1 T& N- o
  13.     return 0;1 q9 G+ s  q5 p: D0 L( X7 h+ U
  14. }
复制代码

/ @2 s6 S$ V# s* U( h" @1 S: b$ W( I
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:3 x+ H4 L( L/ \, ]/ F8 O/ H

6 {( m# Z. a# i. m5 s% f
; j7 k+ ^7 Z' ?  R
  1. while(fend > 0), L% Y4 A& {' ?  `" v' f) C' \
  2. {7 l4 {6 H  I. C$ ^# `* P3 w% Y& [
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    2 P! d6 @3 Q% z6 z# t7 t
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);8 b9 N1 C2 w9 c& I8 `
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    6 `2 Q" o$ [0 E
  6. {8 A! m4 v, n& j. Y9 G
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;- z0 X+ E1 X3 K: @" T- i7 @' M! v
  8. picture.fin = 0;( w4 f5 }* J4 u7 y7 ^9 d, P
  9. }, r" m& g- J4 m) s0 T
  10. else
    / \% Y! n& D8 w4 j8 s9 v, Z
  11. {! x# G$ Q( s% D4 c+ K" S
  12. picture.length = fend;1 l% @# ^6 c6 v2 e" ]7 q( G2 j! P
  13. picture.fin = 1;
    $ L8 M( c0 ^2 v" U
  14. }
    ) K/ H1 Q& c3 |5 R
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & s; B% Q; V& O
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);/ [4 w6 S% P0 Q0 \) q3 K
  17. if(sendbytes == -1)8 V, P6 {9 ]1 U/ p% ^! V; d
  18. {
    1 q! p  C5 z* u& p; h. C
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");2 y" l6 V1 _. ?
  20. return -1;
    $ D" f% y- s, ?( [
  21. }
    4 S+ v4 q) g; s& U
  22. else6 D2 H( K/ {$ H6 ~$ t& J; F4 _
  23. {' b& J1 ~& A! N# r  \
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) w% V, _5 v4 |9 F' g3 J
  25. }0 g$ y' c; M! `
  26. }
复制代码
' k# i% A9 w+ U; _( o) n7 X0 \

8 ^. r2 r* f$ s% g, _0 n

$ z' I9 n! x+ }3 m7 I  H5 z! ^
2 q* `" p4 ?! ~. i
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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