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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 1 ~4 l. q6 j( i/ G* H9 B( f" N6 T

0 T& A& e' ^$ {0 R9 M6 d

1 K) `) z1 w+ ^1 W3 t. N% T) B

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.html5 ~- t8 B& a5 H, _! U2 F5 |

! B$ W4 Z5 k3 {3 D- G2 m2 Z, a

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。

" F7 q" k  A& B  z. }

  b7 }" K2 H# D) n1 H

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。

      C7 l) U+ @8 j- C1 s$ u8 G

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。


) k" A- F3 f: U. w一、HTTP网页服务器- P9 [: L2 F# ]

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)9 q$ a! U) w' B7 p, q9 Q- s4 h
  2. {! h9 j5 T9 K- D, C  p7 G2 r
  3.     struct sockaddr_in servaddr;- T$ L+ a4 A6 i/ o8 \
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    5 m, k4 Q. ]5 l9 Z" l, ^
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));( b' e5 S  K: E/ \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;$ T8 [; J4 J2 m% Y* N2 T& J
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ R  R$ M( r' D- L6 {( D. S
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    7 ^# {2 i8 X+ M. C2 B: ^" P7 h
  9.     int ret;
    / R* |# `, }) x- p1 |' S& y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 H  c' ~; |: r3 ?; t
  11.         {
    - V2 e/ g" O0 C/ m/ G
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : F6 y1 Y7 O; x1 Z
  13.             return -1;
    ! l7 x6 r* H% [6 R. A
  14.         }
    ) `( l: `! n4 M2 K" p& A. p; Y4 m
  15.     int on = 1;8 M& j: g) z2 m# G/ l% H& i9 L/ ~
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)7 M; |4 x8 S; Z
  17.     {
    4 l' \$ \3 d3 y! o2 J( [8 [
  18.         printf("setsockopt error\n");7 g" o' ^5 s& U, f) H
  19.     }* T% R; w3 ^% E7 g6 [# b3 u: q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);/ U" V* ]3 s( R7 R0 f
  21.     if(ret == -1). [) I. g* K  h7 ]3 W& ^
  22.     {7 O; K- @: X$ H' A" g; U
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");, h# B- A/ M( w  l
  24.             return -1;
    2 q$ e$ A# d2 f2 N
  25.     }9 ?/ E# V5 B8 u3 o. e1 U
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * ?3 H1 t  `8 t" y
  27.     {
    3 u  E2 y% p, R, I( L- E
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # T7 u4 [, D! i- V7 _4 p5 M
  29.             return -1;
    * f. M8 C. q6 Q: M: W
  30.     }# ], j9 X: T+ Z4 \( z
  31.     return 0;
    9 S: ~& s9 X/ b* o- v! X1 R( G
  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);9 B  I* v( h$ y2 r& F( d: {
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)% e: T$ }! u4 S! l( v- w
  3. {
    3 B4 {* T" l' h9 _- V: r' C7 _% l! Q
  4. 。。。
    4 @6 A; }# |# h' J; D
  5. while(1)
      P6 T  E- a: j" _( e" I+ E# T
  6. {% D* X  P" e+ M* q# _, @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    " U  p! ]- i2 ~8 o0 Q/ f
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");% k/ S& I9 T5 G6 k
  9.     。。。
      l, D+ p, P3 ^% o" B
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 P5 S( [0 y" C4 r$ l* u
  11. }
    / i6 p0 p3 _; R" V4 J/ P) V6 J
  12. 。。。5 r- Q2 Y% R( Q
  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);
    7 d, w3 V. m& p9 a5 u
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;! Z2 G" E  p5 v
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;' X+ v1 E* T3 `$ H3 L! \" S
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    4 M2 G9 ?% M# Q2 n* a( q3 N
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    . h/ l* e' |, k) H' a
  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;
    % q3 M. W' ]! Y* s
  2. pthread_cond_t pct;7 J  i* L  G: S. R, _. p2 W! r4 _
  3. int main(int argc, char* argv[])1 D  e( `, g* z
  4. {
    4 J4 g! ?: b* J
  5. ...
    : v4 @  E# o/ ~" }. K" z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);  V0 p: Q$ c) ]7 x8 M3 F0 B
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    : \( c0 J9 O! J  D
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    " q8 v8 ]7 K1 v9 f8 c/ t
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    7 P: u( D4 Q% m9 [- t* o
  10. ...
    . H; E  Z6 _0 H% Q9 z7 g, X
  11.     while(1)) |1 _$ B7 I" n: |6 H8 D' J
  12.     {9 E5 u8 B1 I) ]4 _8 D3 o7 x/ N
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 P* Q0 C' N5 E0 a4 o8 Q( G5 M
  14. ...
    . R& a# U) X; n* k9 d1 E
  15.     }
    : V7 y3 y  j6 U4 Y7 C
  16. ..., O, a! Y4 r0 e# g/ f
  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;">% K7 @. `! s; t! R
  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" \
    * C2 e6 T) B- }( ]  ?
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    1 Q" c0 O4 C9 x  n+ V4 A" ~- l
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \7 Z2 l  K' I9 p" Y) ~) o) k6 w6 D
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ' z( U$ o5 j# D0 g. B
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"9 y. L6 z9 m) m/ D5 F* G- e
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    % k7 `; @' ?* y8 B
  7.     printf("preparing header\n");: _+ T" H( ?: ?/ C* A
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \2 M! V( @9 {2 U* ]- j2 U$ B4 l
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \( h0 M6 O/ `7 i2 T- x. s6 a/ Y: g
  10.             STD_HEADER \
    8 |- L$ p3 ~( Y& B( f, D, @
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \# Y# Y$ N  _! ~) A8 Y3 D2 `
  12.             "\r\n" \/ \' \6 A6 x/ x" R" P
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");9 ]& H% t# v0 K- {2 M" z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): F' k$ s# X1 e6 O! l* @5 R- X* A
  15.     {
    2 P$ v, m( j' I5 L& q2 R; Z
  16.         free(frame);
    # h8 A9 Z! s3 r. t  p
  17.         return;( e. Z9 H6 U0 J  ]4 m+ ?: L
  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" \- n( t* K6 J$ |+ a$ c  G
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ' ]' ?8 i9 W" M. P5 `, D
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \) L" M5 A9 _6 @8 ?# q& c2 u) H( _
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    / _$ f' \8 w2 v3 B
  5.         printf("sending intemdiate header\n");, U5 q2 X. i8 B) K2 e$ J' N
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      D( t& ?) t! h9 M, R1 D6 t) t
  7.             break;$ x1 X0 D" ^- P! @4 V
  8.         printf("sending frame\n");
    # H6 h2 ]% ^0 O' z
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)8 r9 r1 G$ Y/ v" G. c: I8 ~6 [
  10.             break;. f. |) Q% G6 ~2 N% B; U
  11.         printf("sending boundary\n");' V  w6 Y$ P; a8 t! h
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " Y* P% O; X" I! O+ V, O3 t
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & ?. v" C. 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。

# s) ~7 g( j; l8 j3 y, B4 v- e


  ^) E$ Z+ b+ D+ t5 `2 x二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:7 r, m! a7 w$ i
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ( _9 _$ U( `) r3 I/ }
  2. {- @+ n7 o; P4 P% p
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    9 z/ B) C1 j1 g# F" N
  4.     if(*socket_found == (~0))# I+ m, q: D1 Y/ v: Q
  5.     {, P. ]' B$ a# N$ h) a8 \- ?
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: |' `# L) P" Y) y2 j, u
  7.         return -1;
    ) Y5 s8 c5 o9 U$ ]' F
  8.     }
    $ W3 M. X  ?0 F& x
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    " B, w: n2 x9 e0 \9 ^
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ e, S8 q5 `- k. T7 N  {
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 ^+ g4 j0 V6 `$ N+ R
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);$ e! |2 P9 \. T7 F, e2 O' A$ Z  {
  13.     return 0;
    ; q- l' S; p! w; H8 M
  14. }
复制代码
4 J; C9 n+ T3 B

+ _1 c. [$ ]; o, j7 B; Q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( t6 t4 F! |- w/ m7 p9 n. M! S/ \+ \3 H' n9 D

/ A$ T4 }2 a1 v: G- s; M7 U
  1. while(fend > 0)
    ; B& R* P* L' t8 A. G3 T
  2. {( U9 h& O6 Z6 j; B5 L
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    % v4 d+ D4 ^  L/ e. t( Z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    0 O3 P0 E- [+ w
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    + z$ B' W$ }0 Q% o2 P2 @
  6. {% J& R2 a0 q: a4 i- Y( J
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;( y% V% `# m+ g: P4 b6 H
  8. picture.fin = 0;& C5 \3 r# [4 s. k& h3 j
  9. }
    6 e- h8 |, ?2 o" T
  10. else! s$ L7 ], F% f; G# m2 I
  11. {
    8 N- M! \' Z1 F) o3 |. c) ]3 ]
  12. picture.length = fend;+ O& I  G: _1 k% S1 i% z5 W
  13. picture.fin = 1;! L+ `% r% S* J" I
  14. }  T* u; r, M" @' c2 f! n
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 Y3 |! \3 a! U" v7 r
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! ~! t5 _7 j+ |0 F* `
  17. if(sendbytes == -1)
    , \( K6 A& u' U! y0 i! b- }. |
  18. {% k) k! |7 Y: `' g! _( s
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ `- Q' k6 v4 x8 B% X
  20. return -1;0 E, U8 u: f  Y
  21. }
    9 d( M& u% @2 p8 X% I5 T
  22. else* ]5 Y( i6 C) P0 }! a$ t1 B
  23. {; i, k# C! ^3 \2 w7 s) L
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 y( ]" H. W! C
  25. }
    7 g& ]3 Z! u0 V# T3 H6 N+ a
  26. }
复制代码
% s' w7 Y% H" b6 F0 ^2 Y& f, T
) K3 Y- R" q5 `5 K5 M

, I) P: j* W; C/ h

& C0 N8 J0 o, v% b3 G1 ]iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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