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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
/ j: Z/ M' c8 q/ i% I$ W: ]. p
! F/ Z' G8 p8 x, Z: @+ l+ x1 h3 }% j2 Y* w

0 m& @- x8 [: u7 S/ T% @

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# [! i! S8 f% W; P8 E5 `
5 X. Q! g/ ^' |, l4 }4 o) 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。


& Z1 H# X1 P4 e" F0 y0 g


) i/ G0 A0 W' o- o0 k/ j

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。

    , e1 O8 h, }7 k( G6 S  h

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。


  F1 h# ~/ W/ j  I+ q% `. N# c4 E一、HTTP网页服务器
7 _# w8 F' ]* @9 G, N+ h$ o% y/ 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)$ R0 P( y/ T' x+ \
  2. {7 ^: i& B8 ^% c
  3.     struct sockaddr_in servaddr;; g# s7 D2 e6 c: F8 {
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    8 {) r4 E+ F0 m" [
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));/ g$ ]- @9 \4 ~4 R
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ! O( m7 z+ z) w- h/ e
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  I4 q7 {0 q% R& d! ^2 j
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);) D3 ], ?3 n9 l( E
  9.     int ret;7 Z# B+ \' Q) K9 K- J* K# }4 Z8 d
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1); S% J9 P/ l# A+ E
  11.         {
    ( T% T7 [7 m6 P
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) l+ q- k1 r$ w; L6 {6 a
  13.             return -1;9 J" g' k, D8 O6 p+ g
  14.         }
    - L$ U; Q6 J  }
  15.     int on = 1;, @  R: b( [# J
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " i& b+ `8 D/ q% E/ G( D
  17.     {
    + a+ }. b. U( X2 {! u# C0 x' O
  18.         printf("setsockopt error\n");
    $ I' L) J- p. b5 r7 {
  19.     }; J9 ^5 B& ]' Y* u
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);1 p, h3 ]1 r2 X& l
  21.     if(ret == -1)7 b$ Q$ w* V/ T7 b# p4 s7 c! S
  22.     {
    # L0 {) a0 _+ S* n  [, `- e
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) Y! M) ]% z* j8 S4 f
  24.             return -1;
    + K, }1 i, a* q& s1 c8 S) l0 ^
  25.     }/ d: F: m1 ^5 w# l. l+ _
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)/ @* D0 l& \% W' M5 l; B7 ]+ p
  27.     {% E( F+ g: T+ R# D% {# ^
  28.             printf("Listen failed!\n");$ D! W: _0 ?* _  K; V7 |9 M
  29.             return -1;! j1 f/ e- G/ F( z8 u; g- f1 K2 k4 s. D
  30.     }
    : h5 y. }$ f" A/ }8 I5 |8 z6 V+ x
  31.     return 0;3 F6 Y; F# I3 ^( E+ P3 Q1 F, i
  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);' j/ e5 x& H% O- S8 C; w" j
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)2 \5 ?$ B5 C& A3 ~0 B; k) T2 z! A
  3. {
    * N8 h$ T! Z8 T/ y
  4. 。。。* x. m' x; q; E+ ~) O
  5. while(1)
    # ?5 U8 g( \3 g/ ^
  6. {: @0 {! F# m' V
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ! m% D+ o9 w' E, v
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    0 p' _8 u, n9 P  o
  9.     。。。- X+ x$ t) v- _" M* @$ Q6 R
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);$ \; s7 r  G/ g4 Z, f
  11. }
    2 V! ~  @5 W& X3 Q
  12. 。。。% B# q; Q1 k$ |+ t
  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);# O& s9 n4 C8 n7 o
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    * M5 w8 l+ h5 X# M5 U9 y& }9 s6 Q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;8 m  W, X" m  E* D0 m
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    % u, g4 B) s( j# }' z  A; [! i  Z1 e* p
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);! ^( k$ u2 N* q9 ]
  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;
    3 Q+ @7 h' U' p$ V
  2. pthread_cond_t pct;
    + l2 G: \1 p% Y; J4 h; I
  3. int main(int argc, char* argv[])* i! e# `2 K0 @/ [- s9 t+ T
  4. {
    # b9 k. g8 c0 m
  5. ...
    1 {; w8 T; c9 y+ a/ ^1 i7 |
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);+ d/ F- l4 _3 \
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ) Q) S- c; B( ]3 F# ?: H$ D
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);8 c( u8 I% z0 L! f  W5 G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    1 T7 e1 }' x7 O3 Q& }8 o: H
  10. ...
    . D! q/ Q( @( R0 N, R3 O
  11.     while(1)6 u: {/ j9 H/ W; a: a( A
  12.     {
    4 K: ]5 r$ n- B5 O3 E( S
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) |2 @/ [8 q& H& H7 r- E
  14. .../ _5 ~5 [5 b+ `3 P
  15.     }, K3 Y, M. L! Z- D6 I
  16. ...
    : M! z; H$ J+ m/ a$ a+ ^* T
  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;">
    ( g5 b: o/ N. G8 _* M( _' C- m( v* t
  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" \
    5 B# E5 G4 E/ N) e6 _- z3 T
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% a6 A( @+ v# Z8 s; v+ T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ' W0 _( c1 I/ s. i% @' ^- ~
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * b- [" G/ n' Z7 b* o
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"$ Z+ w/ t7 J! `! }; |
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross") A' u7 F6 d3 X" M" b% U5 v
  7.     printf("preparing header\n");
    7 s5 l; S8 k3 J5 w  d
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    4 R5 ^2 p( k, y8 x, c
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ) C* T" S, w+ e" Z5 O) k
  10.             STD_HEADER \
    * E' p  p- U: ?& X  V
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    $ U- r/ E$ {+ y/ D
  12.             "\r\n" \3 K5 {: o! X+ h6 B
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; i, Z' f! R3 B0 [6 l) v* o
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 i2 k& m7 q0 s+ t+ }* y7 u# C
  15.     {
    9 z( I" L4 t1 C
  16.         free(frame);
    1 u" y$ K, l$ f
  17.         return;* u6 y2 @$ {4 S) S
  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: k. g6 O! }1 o" c) ]* ^
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ; J  u0 `0 |. H6 z" R) A$ w
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
      u& q" X+ Y  B. `$ A) `
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);& J% X5 \. n$ l0 K( b7 c
  5.         printf("sending intemdiate header\n");: Y) }1 q0 G/ I" q+ e
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): R1 K9 ]7 u+ o
  7.             break;! G$ O  u; j2 F% F
  8.         printf("sending frame\n");
    - l- P9 w3 B/ h0 f  [5 E# w/ L
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)3 r( p/ \7 D2 `' e$ l; ]! R  h
  10.             break;2 k, h: F; f$ r' E0 `* e
  11.         printf("sending boundary\n");, P! k% e" x8 d0 S3 U0 O9 j
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & C1 M* E9 s9 \) f+ c- ]
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ T3 g9 K7 P' C$ @7 Q/ e
  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。

% O9 c$ n/ B5 G, V% g3 j

; u0 D, t2 ?$ J' E) Q  y' V
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:! f# w- n! J& M! u9 O7 k  i
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 `, K. d9 U6 A
  2. {
    1 L" a% Z1 k# F& ^; |
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ' \' ]. w# Q* q. x% h
  4.     if(*socket_found == (~0))
    * K* i. e& g7 [, e5 ?/ X  g
  5.     {
    ( F$ W0 Z- M* h( w( b0 i
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    . d# D& _' {* N. F- r7 Y
  7.         return -1;
    5 e7 Q2 t4 _3 t  M+ m5 ^: Z
  8.     }
    / L' F  k% y9 Y( p
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    2 r0 r0 l$ k2 H& R2 _$ H
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' \: x2 z7 }- Y
  11.     addr->sin_port = htons(port);8 @: ^5 P6 f+ u0 F, c8 f4 g" w1 n
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( c: h0 N# G5 L5 I# b
  13.     return 0;7 {2 F' t+ a$ W) \
  14. }
复制代码

+ Y* Q  J( N- ?: Y
, y# A+ B& z7 ^# e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:9 A: G2 o& u: \0 W, E
2 R; i9 A: e: g+ W0 z+ O4 h
2 Y: g0 c4 W4 Z/ N* G0 ?
  1. while(fend > 0)# q% J1 l8 S, e2 [
  2. {
    ; C5 H3 |; f* p7 M: L( G( C
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    7 s! q" x6 t8 g& X
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    . o# v/ U3 w& \, o# \( b. _- p, _) N
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    - o( M1 U1 B: P+ Q6 d; B1 X! B
  6. {
    5 h" F8 W6 r+ T7 {% i5 S
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: W; y# ]4 V% v8 ?- Z6 S
  8. picture.fin = 0;( a0 q& M; K1 J+ f" v/ c1 N
  9. }
    ! s  G9 U. w* B) i9 B9 e2 n# V! s6 l% v
  10. else( m  ^$ c0 j) Z+ e! e* b6 @
  11. {1 X- |0 e5 k* l- J& Z& v5 e
  12. picture.length = fend;9 J4 o( @! q- P, ]! s  W) \0 X
  13. picture.fin = 1;, p3 O9 ^, i+ x9 R
  14. }' e- E! I" A9 M- c
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);3 n8 ~6 X3 k5 R9 e% Q* \
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! e; c7 m/ z6 F* K' J7 \: v) E1 C
  17. if(sendbytes == -1)
    " y' X+ J: }: p' C. _
  18. {+ y  x* l. Y7 H
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * m1 U1 K+ _: L6 E2 o9 j
  20. return -1;
    6 U) m/ Y4 [" x+ b" z
  21. }3 t5 y1 j1 X& \) w$ H; O
  22. else
      o* V! b$ M7 M
  23. {
    9 Y' R9 \! |0 k% S
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 n9 S7 [7 z$ w8 n
  25. }1 o' Y9 j1 [+ Z) P/ ]
  26. }
复制代码
$ T- I! A7 g& ^9 {* |- \4 {
) l% Y" p9 T' K6 l9 d

+ ^% q4 ~  p0 a# t: L* Q

  ~: J$ S' G" s1 w2 j* niMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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