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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
. F, V  o9 [# U( L7 e) c, {3 Q
: ]2 B/ o6 o/ E3 n3 n


) W, X: c$ U% `, h' X. h

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# J! w4 `( }. n) u1 `1 |3 g
* \9 C, A: U$ G8 d" c/ l  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。

) C# t- A$ m9 J+ [


: }/ u/ ?; U- P7 I: E! U( s; d

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 J6 i) d0 x9 e% `* A, l

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。


) q; T( |: I, W; w$ g一、HTTP网页服务器$ k3 `  t3 Q. s- n3 U

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)
    0 e5 U! g( ?9 z4 q* j
  2. {. T. v- ^$ t8 V3 R4 v1 ^8 J( a8 t( m0 w
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    , _& n1 S; @- ?3 Z6 }
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    / O9 C& p) u6 L3 Z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));: W0 O0 o. A( ~: B8 H' R
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;; n1 e& P% n- z) X; m7 M3 c+ a
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# I5 B; l) M  B( F& L& S" f
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    + \: `2 o: b& q$ g5 g" I! L
  9.     int ret;+ C9 H1 U# B1 W; u
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)+ Q% M4 F" V7 H7 L0 e
  11.         {8 G, t: O0 @# I
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);# R; u% [7 I* J
  13.             return -1;- q2 z3 Y8 t* k5 U( G( X; c. G* e
  14.         }$ O( w2 B3 ]' u3 @9 |' ?
  15.     int on = 1;
    & x: `! S+ ~; m! v. ^4 J
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 m8 O8 h( k& E+ m
  17.     {
    " ?8 v( |  G, v% l0 C) x
  18.         printf("setsockopt error\n");' x6 |# w' S; j8 s
  19.     }. E# F  d1 V6 D
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 Q% @5 j( O" q
  21.     if(ret == -1), W5 N0 B! @/ C2 f: `
  22.     {0 s/ W  b2 n* [4 r5 y
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");! T; n- x5 f0 J9 p6 Q7 X. O1 D7 g
  24.             return -1;% T( E% P1 |5 O5 w4 N2 Y6 l
  25.     }: M" J: U' J$ M5 Z( n1 D9 |# a
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 S2 a- P. l' A( p# @
  27.     {7 r/ i# t# o& s: q
  28.             printf("Listen failed!\n");( R: W, u5 ]6 W2 B
  29.             return -1;  d  w7 \5 `. A7 n( l
  30.     }
    % d  d% H3 B& K1 J) a2 b6 S
  31.     return 0;
    1 r* U5 K3 K' V% l
  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);
    ! f4 D& J" d+ F  W2 e1 l* w
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- b$ n! \  I3 k1 M0 ~# N
  3. {
    1 ~7 S) }& \0 M/ R$ g4 F
  4. 。。。3 q5 {4 h2 H3 S- m/ u) x
  5. while(1)0 P) ^6 A' [4 z2 k- A
  6. {
    + e5 P( f2 w4 O
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    / d- e3 H4 q- Q, X4 D9 e/ N) o& \' X
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    - i1 ^5 g7 o( _5 z. ~1 X
  9.     。。。, d" B; B: e" _
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # W8 F6 S* n' _/ _' @$ b  E
  11. }
    & |2 n8 ~  S7 S( P) a; f  U3 J  `
  12. 。。。) P% j' V; E. U( I6 ?
  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);! ~* e/ X/ {2 J" r1 x: P
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    # F* L! p2 ]& T& S
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;: I5 }; J5 N+ l) h
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;  a6 k9 F; r8 f) _0 J9 M; a
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 I5 ^0 H. C6 V$ K: W. {2 f
  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;! o! d/ a" d1 p9 t
  2. pthread_cond_t pct;
    & o3 J1 y8 s4 L' D- f% G$ o1 {3 M
  3. int main(int argc, char* argv[])
    - L8 }6 P( S1 t+ J
  4. {
    " F7 r. p" e2 K
  5. ...
    - h  G' e, D" U( y- V
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);  E: ?5 B% m+ x5 J0 G: e: E
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);# a# J& z( L8 h1 P& O/ Y
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    2 K, \$ k$ m- `' H: H2 q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    5 S) M; ^' O( i2 w5 q1 l2 g
  10. ...
    - D) u  ?4 x* d
  11.     while(1), g% P, O5 T6 N* ^
  12.     {9 w) [! a6 {4 B, p6 W6 B5 D6 D
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);  Z5 Y9 p( w, `/ R1 ~1 U
  14. ...8 K* [& h7 R2 i# _
  15.     }
    6 y: w, F& R0 M/ o; @/ t
  16. ...
    # G" q) ~- w; k. m, v
  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;">, g, p6 t0 \; K
  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" \
    2 f6 h$ h7 ?8 q( m3 H4 D
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    " ^8 A8 S" ~: n
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    0 t& t$ B# z$ u, r" ?
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) [/ J0 ^, o! n, P8 {
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"# R: \0 I- I6 n! v% x1 P$ I
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"7 k% B% u1 n0 t- k/ I
  7.     printf("preparing header\n");! [: m9 J- j  p# O$ y' C3 |) M5 j- U
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \3 u) J4 W: E- ^; V! d
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    : v8 J* h0 }% d2 [
  10.             STD_HEADER \, B3 x: {. }& j% |2 ?5 ?) F0 U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / ^: a/ e% b( D: q+ K4 w
  12.             "\r\n" \
    - Q  n  {. q/ J0 E+ W
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % z5 M3 G6 J3 ]& f- B
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 M) E  Y1 t) L9 M: ]" v
  15.     {' d& N# R+ J' k+ _; [5 r% ^
  16.         free(frame);# U- [7 v+ E9 @
  17.         return;
    : f3 m. Q9 W1 m* M
  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" \
    0 J) u- M" o2 F
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    * U) w" Q3 d6 w7 ]7 E
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    $ O) f; J. l# E- J: v' M
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);# v+ j9 d' i4 o# d7 M& w% _
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    " V5 R% }/ O9 l  g% M
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" F  J- ~6 r( A  T) f! [
  7.             break;% C  Q' f# i1 ~3 d- I  y+ K
  8.         printf("sending frame\n");9 a- {8 M2 {" o) S+ ^. D0 A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)3 Z9 }9 d4 U/ y5 O
  10.             break;7 {2 Y* ]% G) v0 I9 [4 n/ Z/ `9 {
  11.         printf("sending boundary\n");
    3 K- R5 V2 x2 q* I
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) [  m: X# K( {5 n# ]
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); M) O+ j' S$ X' h8 L  [2 j/ W2 q/ X4 g
  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。

% B% B; x( c4 ?" u


  x, G. k- j$ {9 q2 u二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:& g$ |# [# h. ^+ v
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)1 b* d( v: y3 E
  2. {7 o4 \( k2 T5 {) _+ W% d1 F$ j
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 |7 h9 |2 H& f7 }+ X
  4.     if(*socket_found == (~0))7 S, B/ _" y3 ~# u
  5.     {, `1 |, @; i- d
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");( [3 v5 ?4 s2 g# c' q6 d0 v$ H8 g
  7.         return -1;
    6 r$ o" W2 ~9 q% m  P
  8.     }7 j0 z( a3 B; \; |
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    0 b" K3 b3 L  Q
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 J5 F* `; h3 K' H, R" I
  11.     addr->sin_port = htons(port);
      X. r7 ^+ f' A: k5 T
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( n) h/ O. }+ `7 m1 t# J, S
  13.     return 0;: l; |9 U/ w* {
  14. }
复制代码

9 l  C% \* B. v" b
- \2 ^' O4 K; I/ N" A1 y- v' n% M9 W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:
- ], c- ]/ U: x: O  q/ `; I
2 L9 L6 K: u" y- W; o# m: `. ^0 c( `( L
  1. while(fend > 0)
    " A- Z/ r( B9 M& Q$ f
  2. {1 T4 {/ y3 @& C( |. n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ) p' J0 o. j6 ^
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    # ~! x8 u' p% X2 a' |6 \7 }
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ! U- c4 o5 T, J4 R: L% S  E1 v; _  C) |
  6. {
    : z3 j4 I2 u0 `  E
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    7 y/ F) K+ \- W* S+ |
  8. picture.fin = 0;
    ( m8 K- ?0 a; |+ I: [
  9. }
    + C! [" L2 K  \5 `% Q
  10. else
    6 D: X+ g0 u7 y& a4 Q0 l
  11. {
    ( z" z# n$ x& B* I
  12. picture.length = fend;
    6 [. V8 y2 G4 n3 M/ ]7 D. C! {, a
  13. picture.fin = 1;
    3 E2 X" R5 M" O0 h8 n" B7 V
  14. }8 [. P; t3 f  [' O+ I9 t
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);& A. }. ]4 Q. Z* P) L) R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);0 L& ~) W. ~6 D  M' b7 h
  17. if(sendbytes == -1)
    $ X1 q3 Y) ^' H+ d0 o5 y; g
  18. {
    " K! o% A, l& `* o' i" ]- {7 p
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");( Q; H7 p" A2 j. O& ]& `# \
  20. return -1;
    - r6 U: N7 B1 x$ Y! l0 d9 z
  21. }# ~' K) a- P: g6 H; B
  22. else
    # c: u/ V; G% Q+ z
  23. {# b, K* g" y2 ^( z( K3 i
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;( ?( Z" p4 q" O9 Y( y4 r; {# x* I
  25. }
    6 I  o- s0 J2 `
  26. }
复制代码
6 D3 }9 i! F7 P* d

6 m' F# d7 b" Z0 S) h2 c

" J- j! M  j: h, @9 |
) v2 ^) t# ]7 i& N
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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