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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
6 k  X% r# x# X) T2 p, w+ N% a/ `" c- }% r2 G/ H, X- r

# z: i$ h" p6 w$ c. P! l( F4 W$ L

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
$ V; G% M9 {2 [+ ~# [5 |
6 S, \% s8 l5 T

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。

0 c: M! L5 V5 F" V3 H


2 f  Y/ z: q4 I7 N! p/ M; M

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 k; @0 M- t4 i- O, W8 }1 O

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 c! R% U" T1 |一、HTTP网页服务器: r* w3 y' R+ x+ A4 p4 v$ q/ J

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)0 Z! O  f* u4 I7 v- K/ |, ^$ k
  2. {
    * K5 O8 u- ~* Y3 [# `5 {
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
      E4 w: M" p# B
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    & _* h0 h+ v" |( _) B
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));' Y/ c' ]% O) R/ I3 C. [+ E  E
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    + s# X& d% z: S4 O6 S
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);- f+ A* Y* a/ }% z3 p9 `9 r' @! j
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);5 y% G. f+ o3 g9 P, g6 z
  9.     int ret;
    6 ^+ I0 z/ r9 f1 M  o
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : J4 S% @4 A) w# g  p2 e
  11.         {
    ' h# j/ {' M/ `" M' o% ^
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 R+ F$ i: N9 |4 W' N2 K  u" |( D
  13.             return -1;: Y+ z! z& h9 V
  14.         }
    0 r7 |8 j5 U8 T# a
  15.     int on = 1;' O6 w' N6 V4 |8 y: s4 I3 M
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)3 ~, a# K& r2 j, h, Y
  17.     {
    0 Z* D& m: Q" o' K$ @
  18.         printf("setsockopt error\n");
    0 S1 j8 ~, K; p% h  [8 }
  19.     }) }2 f" T" p4 B2 b
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % D# O* {3 V0 U$ O* n: D
  21.     if(ret == -1)0 L6 R$ E8 S" @2 Z0 w
  22.     {
    3 C! V; V) f; K8 w
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");+ d' u8 {' r/ e- I6 v9 K
  24.             return -1;
      E. P7 b& _* B; ^
  25.     }
    + ~! o+ s+ \% i" y$ }% }, p0 j
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . r# t5 W: _: ~' ~
  27.     {2 E! V% A; C7 b+ X/ y+ w% r
  28.             printf("Listen failed!\n");* V* m" [. D" U$ p5 h
  29.             return -1;* @# J1 k5 e; f' p6 m) f2 ?6 g
  30.     }
    4 P$ t. T& _) K$ ~
  31.     return 0;
    & a2 ]4 y, M: l3 l5 i8 H5 E: Q
  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);
    $ b! r7 E' H3 f- h0 c2 v* b9 l- w
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    $ `9 H/ E, k& }$ Y
  3. {
    * B) r' B+ b1 a( v, o  V8 @; d( l( b
  4. 。。。# k, Y6 d4 d( h  j: {. A# g# b
  5. while(1)- _' i# i% O( F+ n' [. n
  6. {
    & Z! s: n: H0 U- ]6 X* O" y, t  w7 N$ t
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    9 b, O) N, X3 W8 b! \7 R+ g4 m! V
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");5 S: }4 y7 ~: M: o3 Q% o' s5 S
  9.     。。。. [" S& V5 j% g( k' S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & {/ r: B* I7 A" f
  11. }
    6 q) X# k! V" A9 `( d" e
  12. 。。。
    5 b  a% H% A, N. F6 c$ Y
  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);. |+ N7 W( q5 p/ U4 p
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    + `% Y; n- w+ b3 x4 P
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    4 i7 ]: y; p: ?+ m6 {/ @8 d
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ' C2 b8 i5 x2 z
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);: N& G$ O3 }  E) [
  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;5 a, [6 x; L; [2 r) q. ]
  2. pthread_cond_t pct;
    5 C4 p) |  f+ g9 G4 i
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ' K/ \3 H" D# [. }3 Z
  4. {
    * ]" w. j0 g5 e1 J, V% h2 A! y" V
  5. ...
    + h2 E' N" A$ U6 Z
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ) d# E% l4 d% ~% ]) k8 q
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    7 T' T; p- g" w
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);) N/ M2 y9 v7 _2 k0 |4 l. }  j
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    4 _2 C: s5 ?2 n/ d# w5 M. y7 P/ V0 c
  10. ...( Q* H- C9 R% }5 a( C2 c4 F% I
  11.     while(1)# P# g7 j3 Z- k: b$ x! w) q7 e* y
  12.     {
    ( f! Y% p4 X; Y
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 h+ n5 n6 f/ @) P
  14. ...2 \* a9 V$ A5 _
  15.     }. S; E$ y. J( r7 o
  16. ...
    ( W. N5 M2 \# a- _% n+ ^6 R
  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;">& L+ h! V! N, \& h! R- J9 W  P- f7 E
  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" \6 z. l' G9 m, }* _
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    5 o5 ^. Z$ M5 F% o8 V; ]4 E+ v
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \4 t0 m- _0 ]' m
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    $ c5 _) T6 }3 l5 P6 K5 ?9 ?
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    2 \+ _0 x" q1 `4 W
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross", u, L: N! Y5 i' L  o& ?
  7.     printf("preparing header\n");
    # T& M" G" w, a/ z& ^! T  ^* L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \  |- K7 F- s4 g7 m8 T5 J) V( J
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ' I/ z: M5 X6 Q* q7 G6 M
  10.             STD_HEADER \7 N, H! P2 ?6 T* S
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 G2 T. k: O. {
  12.             "\r\n" \
    2 L; B4 X2 \" X1 b/ }8 e, }) [
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");% Z( p+ [7 z2 p, R% [
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  C) w; h4 |+ V8 W6 g
  15.     {
    ; a7 [( v4 M7 R5 P
  16.         free(frame);
    : @/ T, V: V5 B
  17.         return;
    * Y+ ]5 \& M& Y' `
  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" \
    ) j  I2 G0 U6 \( c+ x4 @
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \# j0 c3 a  a) ?% V2 E; E6 R' a! P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    * L: O, Y$ H- l* M. E8 H
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ C2 ]+ j1 ^' {: b
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    * @8 g# E7 D6 s, l4 b' G7 ?
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & T/ o/ M3 }0 R: v! D  }/ A: G
  7.             break;
    0 y# r. B! ~& a. {( Z. ^$ j. N# |1 E
  8.         printf("sending frame\n");
    + b3 G( x" ~% b' w; U/ k
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)+ \: _6 o! \. O& k% i
  10.             break;
    - b- c0 n* r+ O# k  H8 V$ w  Q, d
  11.         printf("sending boundary\n");% {1 M7 y/ Z5 G, i2 v
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / Z: B2 u1 K! T8 u5 M' D5 d
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) x" q8 H/ k/ S0 ^! H" [& c$ r
  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。


/ ^( x- l% t# b. {) [1 C3 i

7 B2 A; @( W; V. h- }" e
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
4 q7 V9 F; H; \7 m' W4 l
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)% Y) N" V( ?: J5 X+ V& d, ^% f
  2. {
    # b- j1 e; N( `1 z" O4 @
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);) G0 t% v7 M2 _/ v! P2 J
  4.     if(*socket_found == (~0))+ k6 |5 g, s' R7 R" X
  5.     {7 ^4 m, s  z( k& _* K
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, m) [) Z9 F) c& R
  7.         return -1;
    3 J/ H( D! U  G$ W
  8.     }  |' s: Z5 F" t6 w, \& m% b
  9.     addr->sin_family = AF_INET;! v9 L' X; L0 ?8 v6 w7 ^2 I# o
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; Y$ x  t# i: d
  11.     addr->sin_port = htons(port);  `/ ^( G3 B, V
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);: l0 [% g' L) f( y- [
  13.     return 0;* m! g9 Y$ D- F
  14. }
复制代码

) Y- }2 J& `9 l" o& v% J% q: G' v( x& N' d1 i
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:! Y) K/ A, b" W5 N2 B

" X! h$ \1 F5 ?
' p8 u. h' B2 p* `" y
  1. while(fend > 0)# B7 R: L; E) ], x! C3 @4 r9 [
  2. {4 V+ r0 E) }' V( d. y: e, t$ z8 ~1 H& x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    2 m' _$ l  F4 u+ V, n
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    $ l% h6 c0 @$ G) o7 n
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    / M1 I0 m( h9 p5 h
  6. {
    ! q- p7 ?/ I- A/ u
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;; Z. X+ Z" O9 j0 I
  8. picture.fin = 0;- C* U- p! R# Y! s; `% d
  9. }, Q) A8 n3 [+ S) I# Z3 G- A
  10. else8 X; ~" S0 @( E" s% Q
  11. {5 B& G9 H, U" r; i' l7 x# G$ c
  12. picture.length = fend;8 ]8 T, _( t) @* \% Y1 y2 P
  13. picture.fin = 1;* }2 U; U7 b  c. o4 l
  14. }. f4 e+ @6 ]4 O: z% m+ d% u
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) f4 J2 y3 i6 u- G4 f
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);- K6 x* F9 i9 |* O& r
  17. if(sendbytes == -1)
    : x8 a; N8 P  C- X
  18. {
    ; U. Z% W& Q. Q' M' s8 }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 ~0 d& o) s  H2 `8 Y% E+ C
  20. return -1;
    - w7 i8 u8 ^8 T* U! T7 A
  21. }
    / Y6 |" R" Z3 B* S0 J7 n  E+ G
  22. else
    " {% @* S  |5 p: E( @% ^) q% [
  23. {
    ) F2 W; K, d8 ^. C/ I. B, v8 j. P
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' e9 Q  I5 \' P* s9 z6 E
  25. }1 K9 s" C" y0 R& ?& C- }4 X7 a
  26. }
复制代码
9 [; L& y: w3 O/ K1 R; A

4 C, R3 T6 H: _& l+ G/ N0 ~* s

8 Z" Y8 F" a2 W3 L
" L3 `& p( Z$ [! B
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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