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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 , p* X! @* d# B, U4 j$ J$ r

3 M6 m% l! H8 `, X8 p

* _7 i* C" n/ Z/ w' @- \

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  W) B$ f. F3 k( R
6 V/ h' W( O2 L, `% t5 X

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。

4 ?1 ]2 l+ r% o) |


8 l2 K( w9 S, f" Q0 p' o

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。

    3 b, Y5 a+ ^2 I$ ^! T

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。


# A( v: r- i! k. Z& f9 w8 t3 q一、HTTP网页服务器
* u) _: R# G7 U3 u5 O& U" 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)$ e) g: W5 L+ n; H
  2. {
    6 [. b7 n) d8 b. i
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    0 {1 F; Y+ K9 H. r& I
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);0 B0 k% b( z# A9 M6 l
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    # ~6 q8 ?2 b" e) F6 O+ y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;" U* e8 V; r6 w
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, V6 S* ~+ c% t, `
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);3 x9 N- H6 j3 V- l. L8 M
  9.     int ret;5 {: m  p2 s. S' Y# T  u: a7 r; O
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 t" m4 h# G& j& |. |& K8 L4 Z" o  ^
  11.         {
      [4 @; N# R7 g+ b8 e
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 C) }, W- A+ c% [% t& `3 {; [
  13.             return -1;) }  L2 b' e. z, z# G0 B2 P
  14.         }
    2 [# X  X0 l' |" y6 a; w
  15.     int on = 1;
    * p$ j. ~2 R- c
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)! \8 h) \$ q) I9 p9 I; j6 U
  17.     {. [6 S0 z& h" B( h
  18.         printf("setsockopt error\n");
    2 ~+ f. D5 h$ {( o
  19.     }
    $ \5 \! o- g; F8 t' D# R0 z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * Z, w: u9 d9 A" \) l% U
  21.     if(ret == -1)% }5 Y! \" r; P8 t: P
  22.     {+ P3 ?$ y8 E; r4 r
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 Y6 T6 D* i' l6 ^# g8 E$ x
  24.             return -1;) L( S, o. g) V
  25.     }
    2 ^* D0 T' U- p
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      d9 j& |* X% S
  27.     {
    0 f4 T: Q5 b! w$ x- Z3 A
  28.             printf("Listen failed!\n");! X; ?" U$ c0 ]+ n9 A6 Q( I
  29.             return -1;6 u, n  m8 e- ?. R* E1 L6 X4 f
  30.     }
    9 v' R: ~: i; \0 A! R: Z
  31.     return 0;. o' o6 N6 ?8 ]+ d
  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);% S! r+ l8 U8 a3 T; b+ r( y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)0 ^6 H+ t! W. i# a1 E, o2 |7 V
  3. {
    ! j1 o& s& ^! u2 t
  4. 。。。
    " z' B' s9 i' R  S3 X8 N  x
  5. while(1)
    1 N3 r. [) {& `" y
  6. {  O4 O* L* ~* B2 U
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);# F& \# I9 E4 s6 z7 ^( `
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    6 R4 T( n" V4 X5 U8 c0 @1 `
  9.     。。。
    7 ^4 A/ s7 W( A$ X8 C
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);3 o: s2 B; a4 M5 \
  11. }
    % r5 r3 [: R# }0 [# y) ~& M' L
  12. 。。。" j" a/ Q* p) k/ @
  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);
    4 S/ ~5 r7 t, x4 o( \
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;" a7 O3 I4 _/ K4 a' }# N) H2 C7 X: [
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;& R# A0 c( r* H( c( ?: e; [& {0 o0 Z+ Q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;, ]$ J5 y$ [% e- B7 a! ^
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    * `; I/ m+ P. A3 T
  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;
    / M+ j& S' W9 G
  2. pthread_cond_t pct;
      Z) a6 R2 Z2 H% f* i0 U' c
  3. int main(int argc, char* argv[])
    4 a+ m& T- \/ u; U7 u: b9 N  A
  4. {
    ) i# X( b" ^: D# _" p( c/ |
  5. ...
    / ?! C' `5 J% Y" Z8 L$ H2 S' f
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);& X/ I2 v; q" g5 b! C* N
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    - p7 \/ D) Q1 T  V
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);) e( v' b% f# L$ c
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 w# Z- @+ }. g  l9 B* D, u2 c% {# V5 f
  10. ...
    ; _" Y0 e! V/ K
  11.     while(1)4 _) L. b! c2 H* C
  12.     {+ Z* V, y: N5 p
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);3 \6 v2 Z5 y& i, r5 s
  14. ...: P) B) K0 \2 U7 k. q
  15.     }
    1 k; U/ R3 ~4 r; V" n. ?8 `7 _
  16. ...6 M5 Z7 i/ D, y* t) h4 O
  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;">; k2 S4 F  A) W8 h$ E' L
  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 C- Z- G# ~9 L3 b, z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
      I; @( E0 I* r+ M; t: `5 l/ Y. w: F
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    + ^: \  Z, p9 ~4 x5 G' V( \) N$ j* B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- Q. u# }* ]6 w) U  J0 h
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    6 P( U9 C6 B6 a* e7 t& v# S) a: F0 @* A
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross") \+ K" d. I7 }' K$ L$ v) s+ l0 x
  7.     printf("preparing header\n");$ B9 R" X: b/ C9 I: j, W1 N; S
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, T, {3 x6 s; x0 O3 R' |& ~3 q
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \! j, M. [3 V& h: C
  10.             STD_HEADER \
    $ G' d$ }4 D; V& {
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 M7 d6 b. c. ^1 T- g6 {
  12.             "\r\n" \
    . ]6 e5 {7 P. x' Q
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : ]8 U3 U; p) V0 Z* f/ k6 Y
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% t& `3 J# S( b8 ]* I
  15.     {7 f5 O+ l! ?* h7 M  p
  16.         free(frame);
    8 ?9 B# T- V9 f
  17.         return;& F" \+ A7 O0 n# K; g! P
  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" \+ m/ z, Q2 q- h
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    / U" C" ~+ j: O6 M9 ]
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    9 k3 Y- U' B3 }2 _! n
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);) W7 Z8 e$ T4 P/ G8 G0 G
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' R/ \: U" }. b5 W* \. p9 d; w, k. A
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# ^- [+ T, B) A! T
  7.             break;
    9 V, m0 L- v. b- l0 k
  8.         printf("sending frame\n");
    & y3 @& ]4 I& o; c8 k5 w0 j4 u
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    : I/ ^7 \0 H- Q: F) W$ M
  10.             break;' P6 B% O$ }: [5 u
  11.         printf("sending boundary\n");8 y1 a5 `6 t2 {0 D- u
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, o+ T: m) ~/ ]$ V; C+ E
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 O- a7 y  J* t* \- W
  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。


* ~$ g( Z/ m7 D( n. ]


# U$ S8 I5 C6 F' Q二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:3 a4 ~) D/ s' r5 I/ {0 K. Y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)7 R8 K2 B; |) b2 ~8 k& z( Q
  2. {- V: M. V/ U6 K  ^5 a/ k
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);8 O, ?0 P) O- Z6 }
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . u$ A* F& c9 s
  5.     {
    % p2 b5 V$ d: h* @0 j
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, P* d' R' Y& D. [; J$ T5 h
  7.         return -1;
      C% W( f1 b5 \. z' y! [8 l" k- \
  8.     }
    % i* t5 A9 @0 B7 F
  9.     addr->sin_family = AF_INET;* m% V' r# p0 @6 U. S
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);3 G; ?7 K& E( O0 F4 J: c
  11.     addr->sin_port = htons(port);7 y6 E# n" ~% s
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; f3 h" s$ K8 E" g
  13.     return 0;- }! O4 G3 U, b. A/ o
  14. }
复制代码
1 Y% Z( C  [" Z9 \0 C, C

+ ?* N, n5 w8 c# T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:
# V  g3 |/ l3 s6 _0 E9 `0 ?8 E7 p1 [# a1 a6 |. d0 Y- t2 O

- N0 f. x% ]; f6 b$ H$ c/ b
  1. while(fend > 0)
    0 g$ v& o; j) P8 u4 v9 a" m
  2. {
    ' B2 y: Y! x2 ^$ E8 K
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ; P- E6 ^7 M; I% L8 Z, q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);- ]5 W$ e0 x( }
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 P9 t8 ]- @7 O) v4 q& o1 ]3 T% l# A
  6. {6 E! c+ b9 ^) g# d' \4 G3 d
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    : Y& O* o( b" f) D/ \" B" l
  8. picture.fin = 0;
      o- U6 L" L+ q4 U, A* p0 }7 v: v
  9. }
    % w2 |" d8 \; T7 w/ K
  10. else% C: z1 B+ L$ o2 f* Z, o! o$ |! X
  11. {
    / X4 b' G. z% T. j2 a0 Q9 A
  12. picture.length = fend;* @. l( A2 [- w$ S- L" \
  13. picture.fin = 1;: d" N  u  B8 _
  14. }
    7 i" w( t6 x; i) R2 D0 _6 Y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);3 b& ]5 c* p1 {3 I; S+ ?
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      ^6 N9 f% t1 `
  17. if(sendbytes == -1)* |% u' @+ Y0 x) Y- S
  18. {" c( }) x5 _, H2 ]
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");1 e5 d- d& u9 r
  20. return -1;1 t! t% r: m9 O2 r/ e* x
  21. }
    & `8 o. @7 P. k+ H! y
  22. else
    ) I+ }. e9 n+ ~* a+ D
  23. {% R+ V4 I+ U  }  x4 b
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 ~1 |* P- |/ l) Y6 w
  25. }
    % R& T/ F) s7 A  k) O' Y
  26. }
复制代码

2 r' e9 M. j+ n
4 e# A& a0 M+ c( V% a0 f9 U  O1 M

' ?. L6 p  J0 |: ?$ z* c+ b

9 S6 Y, q( A/ c: d/ PiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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