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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
% Y+ K, Y& f* Y! p
! P5 G6 X8 H/ i- I* G3 U

' t9 w* C( h. G; C2 J2 A$ \

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* N5 C) J' O3 M  _

' i0 m) [, R5 f' H8 J8 x) A  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。


6 I$ F' S: X: e6 r/ B


# x. ]: r5 ?7 X' Z! Q

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。


    : F0 O6 a0 h1 s9 d

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 l! H6 @4 z( n4 S
一、HTTP网页服务器
& O" R8 p1 Y; u! N0 c4 C7 p

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)
    % `. E% y& A8 t. J
  2. {
    & D5 {' C- b* C! s( |# v0 U9 ?
  3.     struct sockaddr_in servaddr;6 P3 [7 q1 @9 v
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    $ u  \( \% [. W3 c
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));; ~/ E' ^& U6 W* s
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% c; p+ z5 X, K3 o6 S
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 }- k: b4 `% Y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);. o) e7 t% _  m0 ^- R9 ~+ I$ G
  9.     int ret;
    + u5 @: y$ _# Q0 y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)$ [0 [+ K" u: `, g% I" ^* |
  11.         {/ Y  l/ T8 ]& y  s* \. p
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 K; |- J4 E/ I; p* p, @% c
  13.             return -1;: K, c+ r7 i: W/ f) B' \7 l# F
  14.         }
    / T5 r* R# a- _6 S
  15.     int on = 1;4 s' Z2 _5 u- w/ }
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0); L9 ^% J0 {+ ~& ]3 ~1 F
  17.     {
      L5 Z8 S: }  y, H
  18.         printf("setsockopt error\n");
    - X2 s8 ~$ c- v
  19.     }
    ! I& b6 f7 L% E" v# I- q' U
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);1 E- d/ P0 q" l) N9 |1 ~4 f- z6 }! A
  21.     if(ret == -1)
    / \- d; D1 ~+ ^; g
  22.     {
    0 F& I* o' Q0 b# R# F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , o1 w0 t  T9 X) c2 U
  24.             return -1;) }; I9 c- W4 Z) H
  25.     }
    ! K  u& b0 q: ]# T- [
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : t$ A  P( |, M7 V/ u3 w
  27.     {
    / z5 A4 t7 N% S
  28.             printf("Listen failed!\n");8 {  w1 `0 W9 b' w
  29.             return -1;$ J% m7 w8 C# P7 c7 d$ z
  30.     }5 q+ M2 [9 m: V4 i3 _
  31.     return 0;  x, g$ H* a+ p$ C1 u! S
  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);
    # Y; O+ m  [, J; s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)% F3 `1 k2 ~" f7 ~4 L( w$ i8 i6 s2 {. \
  3. {
    2 R; G* Y- j1 @/ T  K
  4. 。。。
    $ }3 X8 P' n) Z0 F
  5. while(1)8 ^' ?+ Q9 a  n0 Q) Y
  6. {! }& P9 F8 i" @: S+ c
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    4 Y3 S" H& I  {, a8 z
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    9 }4 c6 a, P. E- }# b$ n, P, ?; o
  9.     。。。5 l5 }- w& f: m) @7 _
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; V* S' s  R+ g8 q& I% |7 E& Q+ Q
  11. }
    ( {! B( x- g: ~$ X) g) h7 b6 Y2 r
  12. 。。。9 l& f- f4 I, ~. ?5 c( d$ h
  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);, v3 A- w0 o6 j8 O/ m: G9 e
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    * F& x: k% L2 N8 K+ a! \
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! r2 Y$ _2 M" k
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ' [% G6 P4 ~, d0 K, M
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);. |6 [3 `8 s! r. U8 F; s0 V
  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;
    # ]# J: \9 X1 I6 w
  2. pthread_cond_t pct;
    4 v7 p3 |0 x' w8 G
  3. int main(int argc, char* argv[]), H; d& W  o) g
  4. {* H0 v" c9 H; B0 ]- G) v5 G
  5. ...
    " M9 H, ^, |9 Z: S+ s- e8 u
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);$ x" ], `- V7 R% ]3 E( P% q
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    2 k/ r4 d5 q& K5 A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    8 J) g$ T& _- `& @' v6 X
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    % D. M# y( r$ U8 i5 U& j3 s
  10. ...* ^! u9 d$ a% `6 `
  11.     while(1)
    & t5 d% h( W0 b6 G1 B* Q
  12.     {
    ' m5 L  g2 c0 b- p" ~3 ^% N4 e
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . |# ?2 i& K  Q  C
  14. ...
    . N' N& P; ]- }$ V) T" C
  15.     }3 O9 [9 Q: c7 z* M
  16. ...5 P% |6 y- n: B% 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;">
    $ U! A5 O4 F! m; {+ W1 ], C
  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" \
    ; A/ y( k" V+ {) [5 ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \1 X  {4 }0 [$ w0 V
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ d: u9 `6 J; ?9 J; }
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    2 }+ q" O7 c' S  D+ ^
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"9 `# }1 ~, j* y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    8 s% g+ _, [9 K7 q& A, |  v
  7.     printf("preparing header\n");
    ( J4 s3 Y# R0 t
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    2 n8 ^' }3 M2 ^- Y( i! l, `* U
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    : ?. O( ]( g1 \" C6 }7 F0 a
  10.             STD_HEADER \+ j3 T$ y7 X: h+ T5 x, e
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 U5 h6 J( J2 c- W
  12.             "\r\n" \; `) w* y" o0 O: f  a2 _# [  r
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");" t, y, p. E" U
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& J+ [, i, ]# f0 W
  15.     {& z; g4 ~1 Y; R9 W* {6 [
  16.         free(frame);
    + q8 k. E, v6 h+ f9 H. i  l& Y  Z
  17.         return;
    + O+ u* W6 F+ i3 e* m4 R
  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" \4 V# S6 T' e, H( n0 j3 r, P% P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ T1 _1 P! T$ P4 l2 v/ _
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    4 Z3 p) _  Z% E7 T5 Y& ]9 M0 c
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);' Y' G/ j. C- G9 `. m& d
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 S: {- ^1 F* B1 l' D
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& E2 y( p) }& N$ U5 d. ], [
  7.             break;
    0 d/ C$ C; y2 F
  8.         printf("sending frame\n");  S. u9 J! X, E( `  X
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)% B$ o2 R8 \* W* \
  10.             break;
    8 ^! g; ]  L3 U- Q
  11.         printf("sending boundary\n");+ ?7 T. \5 b# Z6 R# K
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, c& {' j  E; w5 u% c
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 Q6 I( O$ n- h3 l* V. q
  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。

! I. W( N9 }: s& w/ s# P


2 u# h, \* N( x# M二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:! I7 {: N# W1 T- x+ p
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)7 l4 {- p' u* d' O4 q6 m
  2. {
    / F! x+ c- q) K- m" a4 s
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    0 A7 e1 b4 {4 g
  4.     if(*socket_found == (~0))6 D5 w1 R' _- d9 C
  5.     {
    . K$ U# F. \3 Z" z
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");0 y7 g" @6 p$ r+ e# p
  7.         return -1;3 R5 i( b, B1 _" e: l
  8.     }( C% i& Y- A" S' O
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    0 T, j) [* w. f
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / f/ L7 p+ p: [- D. k% C. y8 F
  11.     addr->sin_port = htons(port);8 U3 X1 h$ a+ f% @- z9 H
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' Z6 ~" m& p2 W& R  E
  13.     return 0;
    7 [" I* N! d( |- C$ e
  14. }
复制代码
! N  v- D+ w$ Y- \# z6 o6 u3 y/ V

2 b+ \5 }& P& o4 Q% i0 X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:
' k( f* h5 f% R9 j8 O( P& h; @1 r" x7 r. C

: y% g9 T1 s& R  a0 k
  1. while(fend > 0)5 l( F9 B& n# E" O1 l  v% f
  2. {" F- E* M$ L$ K6 Y) T- E/ y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));; k; w; @- W2 @+ D8 ]1 H
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);$ F5 ?2 i2 T- ^1 s& t5 z5 h
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    6 h2 e9 P( Y" }7 ^2 T% a
  6. {
    7 M- v1 z8 }) k( m8 m
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    . g/ p( k. ^/ u" h0 a  H0 |* L* k" R
  8. picture.fin = 0;
    9 r' C# e) t$ V+ r: \
  9. }  e8 z0 X) f: t8 x$ a
  10. else: ^1 H0 B5 ^+ r5 y9 g9 A  M/ P% P
  11. {* Y1 w9 @4 p$ Q# m
  12. picture.length = fend;
    3 p% `1 N* f% s' }) I
  13. picture.fin = 1;
    # X# Z/ X5 z& C5 J2 m
  14. }
    4 e: t* P: P+ P
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 k: w& c" f# {! G0 Q$ U3 F
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);/ q: e" ~0 ?& Q6 E1 _
  17. if(sendbytes == -1)
    ) M9 t8 k. Z0 Q. V
  18. {4 D& K0 q) b! I2 j8 C
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");# M! a4 V' w+ o" `- C
  20. return -1;! x" b: y; K8 Q* I/ l* g
  21. }2 C5 ]' Z. A) k% u
  22. else
    & J6 Y" r% N: n, A( g4 B) @& I
  23. {
    2 W5 q. ^/ j* ^. F% F
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;4 s2 I0 t  N/ Z7 }5 M! l
  25. }
    / b  U4 d/ e2 c
  26. }
复制代码
) z/ T3 t; I! L4 {5 c5 z
- ~9 w/ e0 r7 t) j; T! K


3 p$ t7 F( Y7 l6 L  \1 E
8 |3 ^' Z  X" iiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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