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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
: E' D4 o& w  s$ z. x5 |. J- ]# B9 X/ U. L" g$ y


# x* ], A% Z1 I

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
) F5 A) o6 ^$ G, k0 y+ Z4 F8 A' y0 x' P' M+ A! X4 W! ~+ z! 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。


& r, N. i, p9 y7 \) _


) t- Y2 X3 m' n% C6 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。


    , Z; b. E; k2 F6 p/ @

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。

: F  E0 C$ Q4 b) W9 c! x) k, C
一、HTTP网页服务器* d) i0 o1 \/ R, Y7 V$ 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)
    ! W9 _. H4 c9 \3 n( \* @. t- @8 w
  2. {! Y, Q4 z6 R5 W( _! Q
  3.     struct sockaddr_in servaddr;' U6 A1 f4 A2 c+ c: y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    6 `" R/ z- m$ T8 U6 X9 O
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));, D7 z: T& X$ C: j9 ^, v/ u4 \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;6 n9 }/ B6 c. l: ~$ J$ @% p: @
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( m! M. ?2 v! o. K# s2 }% D
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    # w5 y0 Y( Q; Q) K# A: h
  9.     int ret;7 h1 }$ j6 `, e$ t# q
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1), i0 Q9 T; g. D3 |! v% v
  11.         {, Q; A5 V: Y. q
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);* b( g2 v. C2 ~. W0 R  r  z) C( P
  13.             return -1;, X: z  C4 {' {1 i* d
  14.         }5 }7 V+ M: U9 U9 E
  15.     int on = 1;# Q7 Y) k7 G) L! N
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)" a2 t- m6 H6 E% j, B1 u4 D! U
  17.     {3 Y* @% @  ]& c8 v
  18.         printf("setsockopt error\n");6 c; y1 ^6 e- c' w& C& A& C$ ?0 U
  19.     }
    . |+ i; g6 q8 [' l
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) H6 ^& r3 O% s' j& }' i' u
  21.     if(ret == -1)3 C1 G" r1 {  ]6 Z4 v
  22.     {" m4 G0 y9 ]2 C  R+ m5 j0 N
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");. N3 ^. k  l9 X- r) z: f
  24.             return -1;2 @) E1 G, u5 Y. k/ _8 R
  25.     }6 z3 t, y6 z% g* F4 ^
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)" T5 J* `) m2 D4 s5 b2 F4 L
  27.     {
    % {7 p: }" Z5 [5 h* F& g3 m
  28.             printf("Listen failed!\n");. R- t1 A$ A5 W" W
  29.             return -1;. m% r7 C( }( w' C% S$ b
  30.     }
    ; m2 G! I+ v. C7 Q+ g
  31.     return 0;
    $ ~! P% a% m0 B
  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);" a0 T. C! t5 e. n/ p: i5 m
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    4 H' C& d9 Z; Q/ ~0 Z) {
  3. {, b' \- |3 X/ ^' ?
  4. 。。。  _5 Y% y9 Q6 H# I
  5. while(1)
    . ^& A4 H& x" m2 \: f6 S% {" ?
  6. {) o- `6 ^2 J( c. G' X6 q* M5 C7 N
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);( V8 U& y/ ^$ y' X! O7 X1 _
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    5 i6 X3 U% i+ A6 ~7 x" p
  9.     。。。$ v1 z1 b; F* @" ^6 y6 L
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);1 }& @; Z; Z$ E7 ]/ r# J
  11. }/ \. O" }! {' }
  12. 。。。& `( a% Y% \' g" p
  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);
    6 m  ]" `! r/ `. \$ x
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;2 {: b3 j/ ]9 m
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;# L* T4 v+ Q0 L
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;7 q( [3 `" h5 j% s
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    8 ?% u  O( S' 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;
    2 ^1 F8 ]" c$ S+ J8 l) d
  2. pthread_cond_t pct;
    3 Y/ t) f- c+ E! e* k9 x
  3. int main(int argc, char* argv[])% `  X& _! X" Q- M" [/ L7 {% a
  4. {. b, u/ M+ Y, Z4 r& Y9 m4 q) J' L
  5. ...
    2 x7 l# B+ k) L
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ' P+ Y- W2 D* ]5 y8 M) }
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);$ `, L" f+ L$ M
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
      j( C9 m3 \' ?1 G4 X3 z7 J
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ' q: s: R* j7 g+ p& T9 N
  10. ...# R3 Q' ?, n- @, s' R1 q
  11.     while(1)  Y7 a) r, q6 [
  12.     {
      n+ T" w, ~5 H) v
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);8 e; b0 k) M! J6 E' k
  14. ...
    $ O" Y/ O5 N0 e: W1 m  M$ A. l/ Q% H
  15.     }
    $ k# y9 ]* e. I, ]
  16. ...
    - c# |# D7 _9 \' Z# I3 }
  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;">
    1 j) }3 i9 l( u3 h$ g6 X1 j
  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" \
    4 _1 Q$ T4 l9 N
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \" i1 J! @5 }! t/ Q5 B
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    : o0 F- {* S/ b! x" F5 a
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \  ]7 j1 `1 M( z# t. E* u
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"7 f* Z! c7 r6 O5 p: W, L/ Y: i
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross": i9 b6 @- d% r" T0 U
  7.     printf("preparing header\n");
    $ O5 t7 g# E8 t+ @
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ; S: Z( `' j. `8 t8 _
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \" o  K0 p% i+ q( X2 b7 p' J
  10.             STD_HEADER \* k4 \  ^. K, U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \! |9 e: _' f# k) p" j% M" g
  12.             "\r\n" \) J  F* @/ N) b/ g4 \) \
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");" e3 @: Y, ^5 F8 p4 K, U# w
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 y2 v* ?- L# \  O# E* B, z
  15.     {
    $ @8 v" P8 w) z$ e( Z
  16.         free(frame);" Z; j4 q! U, d3 D) Q8 A4 C
  17.         return;9 p8 d* u% p' f& [5 E
  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" \
    8 x9 |2 w0 q. B7 {1 l* z5 i) e
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    7 r1 Y) J( [' u3 g
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \" z. a& o9 T1 A7 ]8 k' r
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);, W$ ?2 `* I2 k* V8 V0 c
  5.         printf("sending intemdiate header\n");& r# }! u9 k" Q& G) e( {) R
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ G  p5 a/ g) e$ N% q+ H
  7.             break;" Y( Q% z2 B5 u
  8.         printf("sending frame\n");2 f9 r/ _/ C: O/ Q
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)$ e, D5 c. q% x
  10.             break;/ [+ u5 W' w/ t% c
  11.         printf("sending boundary\n");4 Y0 `2 D, {* _" c  D. M
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 z0 B% N6 E4 Y' c% q
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). }% A7 P4 T8 G2 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。


1 e9 w1 L! R5 _/ P# ^  {

* V. k7 O  ~7 F2 c
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:+ R+ C# o4 z& R
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    0 O  K: B9 q+ r2 X  D6 d+ C
  2. {
    ) ]" l) f, d6 h: Q  v9 M
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    : D0 S4 q0 L" X0 i( P8 ]4 V% c
  4.     if(*socket_found == (~0))
    9 }  r' c% H* y" _' q
  5.     {3 J4 I8 h- _3 C# n/ }+ E/ Z: f3 {
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    . v) O/ D  w% c
  7.         return -1;
    8 G; E& C( X, ~3 F+ T6 B) E
  8.     }$ J; v6 n- o+ \' j
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    8 r& N. J2 L# G% b. E
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. n5 M0 p. }( X. J' f
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( F  e) \6 q& r4 X1 L# |% r
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & a; L% Y& K! o8 x  Q2 M
  13.     return 0;
    : _+ I9 C/ p% M+ k* u4 D
  14. }
复制代码
# n  P0 g8 |8 v7 F, m) t

8 R6 }, t" S5 h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:! g1 Y7 _& h+ R% e3 B5 p

+ ~2 w4 I$ m/ O1 F% _# z, E2 N& s3 s0 ~  T4 V, E
  1. while(fend > 0)" q0 ]$ S( M  \7 q+ C
  2. {
    4 z7 `( m2 W# d% n! a
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    % `8 D, h$ j5 l( _2 _% M8 l3 H% q2 G
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ; E# D0 i, ~3 t0 m2 u5 ]
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)4 Z) M3 g  \6 N! B) F( L
  6. {
    ! g% o3 Y9 a+ Y) M2 L. X6 k
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;. b& a9 h- x/ }* U
  8. picture.fin = 0;
    - A$ z7 L$ z# T9 B4 K( S1 H) e
  9. }
      \4 O8 K7 `1 y0 _% e6 r
  10. else9 ~2 L3 s9 S' X6 h8 U
  11. {
    . ]2 _0 q! m" k! q9 [7 b
  12. picture.length = fend;
    7 z( G9 ?* x) z
  13. picture.fin = 1;
    + `# b0 b; ^  h4 k7 k% _
  14. }/ m. j+ C$ v- L; K" |& g9 g, c
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 B- P4 g+ H% [# r$ O% Q9 Z
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);, e5 L4 E. s' I0 d
  17. if(sendbytes == -1). H" j2 }5 ^1 k) V8 W4 S5 c/ O
  18. {+ @  w) e. w& u( U8 w( L7 U/ ?
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; L5 N3 W3 q0 W/ H) X
  20. return -1;
    6 _- e/ ]- ^7 h" Z
  21. }  L( t* c) S2 v
  22. else
    4 q" Q+ Q2 @5 ^8 u1 J# c3 S% N
  23. {
    . X5 y5 P: i" O
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% y/ w% W* v: _# l/ [
  25. }
    - Y! C1 _) ?# z$ \3 h8 R; j
  26. }
复制代码
- _0 `+ M( Q& d, G$ A' o  Y, C

7 ~, _( Q5 I& p7 ~7 l  S" t3 e" `


( R: q- O, S% h0 Z' S4 @  k- }
: ^" k3 R/ U& K. m* J" KiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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