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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 ~$ M! _8 R2 K+ R! t; A9 C1 L% d$ c  t- I9 ~) m* u& s, D


. B, j4 `8 a+ B; T0 t& o

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+ c3 c# q. O8 j# U, n& t
4 d  T5 ?+ ^. H- b/ _" E

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。


) p- L+ P0 {& u, y2 Y: j


/ K" P3 I4 A  |+ o' @# f3 [4 {

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。


    4 X' W9 s" X& _1 [: s) R) h0 q- [

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。

2 i& N$ X/ Z3 h' p: f. l: i
一、HTTP网页服务器1 ]7 K! a4 k0 u4 N

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)
    % R  y, P' {+ d* V6 Z0 v: y
  2. {& K" E. _  ?) U8 {2 s1 {3 M
  3.     struct sockaddr_in servaddr;9 e1 x2 j& h5 |) [: @1 Z2 f3 m% u& S
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);6 z# I0 N" Q* Z! G5 i1 V
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));/ P: f$ d( t$ I+ B0 Z; h9 K' t
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ) d' E" F. b# y0 t$ G' J
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);" l  R. Q. N" U
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ' l! l2 S8 W1 K
  9.     int ret;% v. ~; X+ |+ {7 C" w' C
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 Z7 l0 ~6 D* g7 Q& |. g0 P6 E
  11.         {
    : Z3 A: g2 `3 t
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);5 e: H* s8 a. K* `  i# z# Y
  13.             return -1;
    + t" S, F$ R& t! \! T
  14.         }
    9 O1 D0 C( h( G. R1 J
  15.     int on = 1;! W% b  |8 h4 `- B% w) j
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)" l, j3 J9 ]# G+ [% r( G$ D
  17.     {6 h5 ^* a/ v/ i: P: L; B8 M
  18.         printf("setsockopt error\n");
    4 _( @) k/ e; a; U* j8 q# p
  19.     }
    + D! e+ n! q8 h# u" X5 j
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) z& z. j- R5 @
  21.     if(ret == -1)
    : e2 F0 B, W0 H; e+ J4 c% Q: f- f' f
  22.     {: T; C6 @  Z0 n& n2 \* ]2 N% H1 ?
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * o$ n8 t' ^; |3 c2 n( M
  24.             return -1;
    7 i3 \" N0 e, W
  25.     }
    ; y# `; ^* t: t. w
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ H2 b- O8 f$ V! \- h  }7 R7 d9 ^
  27.     {% e5 q6 {! A) A5 }5 ^3 p
  28.             printf("Listen failed!\n");0 |$ l. D8 |2 I4 j; O$ f& }
  29.             return -1;* G) c" X+ J* |% p! i* y  l
  30.     }, A. P$ g* P+ C' P7 c
  31.     return 0;: k* u- u; A8 [, e+ F
  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);
    + a2 S" u4 E9 g+ A+ Y3 t
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    4 {3 [2 j, q/ N# J
  3. {+ P( W) v3 k/ K; _2 |
  4. 。。。
    - b8 {" Q6 ^7 E' Q( @
  5. while(1)2 i$ a% H- M/ }
  6. {
    5 E$ w6 K* T7 I; y* A8 H
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    6 v! l5 B) n% ]- u; H7 _
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 i# F7 S: j- D+ L1 i$ \
  9.     。。。
    ; u. X) _. N8 T
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 }/ M, p5 F) v- c* t! i/ N! `
  11. }$ |; d& g: R/ B
  12. 。。。
    # ?# M& Y& B, j' @
  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);
    5 ]" v9 F( [: G* s) o1 E8 g$ w6 l
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;5 g5 g. x4 X: [  E  y' H
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;( V2 j1 Q. z, z5 ^- t5 b
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; |. y. Z4 C* b3 m
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);* c, E7 U; ]) }* K) D, N: D
  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;
    + C$ q' |$ t1 |% X
  2. pthread_cond_t pct;
    4 a5 ~) k$ O: s
  3. int main(int argc, char* argv[])5 y, |- ^) I  R% P
  4. {- _5 w1 v0 G3 J; x' @1 b5 f' |
  5. ...7 a5 w/ f" ?+ A+ p& G3 u: M3 R) e
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);% }* @" \7 k6 u; w- M9 H# h% x
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    & m8 m  e- ~. r0 u  b+ o3 o7 n
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    8 c" W$ d" P  M, P% \. {, \
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);. q5 |" J) E( }- x
  10. ...
    ' D% {9 F6 F# s: C! x2 R
  11.     while(1)
    9 i  o3 x) L' b9 F0 X
  12.     {
    ' q8 a& C, M' F2 ^- E; A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);6 m+ E$ v" p! }5 d) ]' V
  14. .../ a/ f( g5 V( Z* L0 e* l
  15.     }
    * e3 e& k( J' U+ ^# ?. i5 j, z
  16. ...* i& m$ `' ?8 D) y
  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;">, u9 D/ c5 M+ B' v1 j* v
  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 V/ s5 }  P& q
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% z/ X( L" z& J$ M
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \$ S* ^; S) P/ T$ c
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ! `0 H; J& R; W4 s' C0 c
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    1 B9 w5 D* ?9 G. w- u$ M
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    9 T3 S/ c) R0 Z* ~; r2 M* M6 g
  7.     printf("preparing header\n");
    1 n, z0 r( f+ N7 {. k# D+ h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \: s+ m$ W+ _5 B
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ {- n: c+ H. C3 s
  10.             STD_HEADER \. m1 _: t. ?$ n# Z1 Z+ a
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \/ O6 o" _" x7 v) E* q, e
  12.             "\r\n" \$ r  b% P1 k: L  G: {& Y
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");" Z. y5 H2 x- `7 u+ r; ^$ c
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 Z1 T6 l9 N- Y6 e* E
  15.     {
    + l% i" V7 H$ V8 S
  16.         free(frame);: w. ~9 R' F8 l
  17.         return;" O0 Q. l$ Q* |. x: _
  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" \
    4 b4 C" A4 r* i  |) q
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \8 i- E( n! u+ q2 o8 {8 a7 }0 Y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \- L6 ?. v- k7 L/ @: g0 R
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);& M0 Z8 n: _% O8 e
  5.         printf("sending intemdiate header\n");6 g/ v8 E3 R2 d. E" t
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % t% b6 \0 v& \* \' M+ [6 d
  7.             break;
    8 j  V0 s# W2 J2 g9 u
  8.         printf("sending frame\n");. ^2 c4 d8 N/ x. T" g7 `. c5 B
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)' A% }7 l& K1 r  \, `0 B
  10.             break;1 U$ u) b8 U  A# T8 n
  11.         printf("sending boundary\n");9 K% x& U$ f) o. N9 D5 r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");& {! @- ]" q. y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % T0 y8 \6 x( \6 d! |% B: z% J
  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。


) D4 m0 V8 b* E8 e$ }! O2 r

3 C& S$ |  S; {) U
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
7 }7 D* q3 O1 P2 {1 V
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)6 l5 O! J: c6 X1 K0 v% P0 d0 ]
  2. {& O2 |; T  a( T2 X: p
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    6 @* y. c  t- Z5 q: u( @
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ' s- z% }2 V* a7 [0 l3 E
  5.     {( E0 V3 u1 R8 X' L. Q7 R
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    2 l& b7 [% z% c1 }3 ]
  7.         return -1;
    8 J. u/ X" n/ U2 ?+ ~8 H/ G# [* C
  8.     }
    $ g/ |, r7 `6 D. [
  9.     addr->sin_family = AF_INET;" n5 K( M6 N- f/ y* i  z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , T5 a8 `7 U! @! K1 p* F) c
  11.     addr->sin_port = htons(port);/ O* I/ V9 a6 {+ O9 F4 C# h
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 Q* @" \- b( z) {
  13.     return 0;# V- F' A: `3 C' E
  14. }
复制代码

3 {0 W$ T# h- o) X/ `1 L: k' C; y3 u' n( E, g5 A- j! O
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:
* h, M7 {7 T6 Q5 i8 j) ]/ C
* T! {* _( g0 _0 C' [, x4 c" d; i3 |0 {! C2 O
  1. while(fend > 0)$ F& F3 c% u5 e" b7 k
  2. {
    4 y( r1 K! ~: N" _
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));3 [" R. w' N; q% q8 w  L1 q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);+ j* o+ a' B; D8 K
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    2 x5 u: _7 k1 ^( y- U0 G1 }, |; ]
  6. {, {5 @' y% ^9 `4 n8 D4 J  E2 m
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: ?8 G4 k* B" x9 f
  8. picture.fin = 0;
    3 \2 _4 a7 j2 t% F
  9. }* y6 C7 Y! ^0 O, L$ T
  10. else7 H  W4 |6 y2 a0 p5 V
  11. {/ N4 s! y  `# X) h, q$ f
  12. picture.length = fend;9 ?2 M: s! L; ]$ e
  13. picture.fin = 1;
    . f+ j: b, W7 I7 l( p
  14. }, {* B) |4 R) X3 P' l( N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 k6 c& E: \% q
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / V; c! `4 j( b, l$ T' E. r
  17. if(sendbytes == -1)4 A+ O- L& v8 V+ M
  18. {
    9 t/ |# ]+ N" \- n$ `
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    8 v2 p% r* s8 o7 {5 D
  20. return -1;1 y6 s$ h  B# `% Y
  21. }* a% _. Z% a7 s3 {9 |9 n+ n
  22. else
    . e* n, L4 ^3 ]# d+ K
  23. {
    - j, `& u3 ]! h! U  ]' Z
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;( p  z1 s+ ]0 L8 o
  25. }
    ' f& ~, o7 y$ G. w' m% k  k
  26. }
复制代码

( x% B. \! x' r6 A' h. ~5 T4 i
* X0 g- n# E  x  O0 i0 ]

4 I9 G4 Y) k/ a' g9 ~* s

4 P/ x3 c' C. k: w( k( C( miMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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