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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
" Y" }' {) |! V7 L, `0 L
1 m  Q# p; Z: S; m

; \; e, H: N. ], 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.html5 `- J- n4 N4 m2 e
. o: I: L2 J/ _- c

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。

& \! ]# c4 j7 b5 u& ~


' H8 e5 k; g* @& n' y; l3 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。

    ; f- L- S5 e5 d1 c

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。


  X! R/ r' }6 x9 i一、HTTP网页服务器
. X6 e# o7 T/ k, }( c) u  D; g

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)
    3 m. n+ K. f# q2 `. I
  2. {
    $ L  \9 ?3 h9 o/ `; d/ u" `
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ D8 G7 f; P% w, O6 x. x+ J- W7 `+ O7 u; }
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    - f4 f; |5 ^: T8 K; K/ D/ M
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 v# L- b$ z6 \+ q
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;/ D/ G" ^+ m5 H% s5 z( p3 [
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 a+ b. R" J6 a, v
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);. u  l7 t" F4 O% a% _
  9.     int ret;7 ^1 H7 J5 m3 X. y: d' F: V- Y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! o; E8 G  o4 P& E
  11.         {. ?8 F; M! E5 O4 V' U7 v7 `8 A
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 C3 u! v% I  Z' b7 c* k( n
  13.             return -1;
      e0 ?& u' r* n3 X$ R$ x) m
  14.         }# a& J; i1 y: j) a8 b7 n  e. ?
  15.     int on = 1;
    " Y! ^3 N& z9 m5 o& S$ K
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)# G6 k2 Q5 Y& y1 B* z
  17.     {* @3 ~* z' j7 s% e* z
  18.         printf("setsockopt error\n");2 N. i) T" V; I& Q
  19.     }3 O8 l; g8 C6 R$ b9 j( N
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);- L" G2 J+ J0 @, e6 I
  21.     if(ret == -1)
    - y# G* l. W& Q+ q/ V; z! v
  22.     {& H) u# }- I2 c- Z! \
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");) X  W  B2 J: l* @! [  x
  24.             return -1;: c( m3 }1 M& N! J
  25.     }
    ; W2 }7 L% {1 u% H$ ~3 Q
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)7 V4 ^; E4 O6 e
  27.     {3 ]# W/ B* g* J5 Q1 I# R. D8 T
  28.             printf("Listen failed!\n");
    0 C& @& j. [2 K& X1 U2 n
  29.             return -1;* `% v* I9 g( x" ~
  30.     }- E. b! L* C+ a3 J
  31.     return 0;
    ; Q, D% B" }* s; }6 x& ^
  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);2 Y* x. J) Y4 {1 G- k) |, c
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    2 ^+ r2 d8 J$ ?) p- {, |1 _
  3. {
    4 I/ ^8 V9 V) {7 R/ G) o
  4. 。。。
    " m/ ]0 |8 O# k% `! V" Z; ~- J/ B) ^% V
  5. while(1)# T; X# |/ l5 B' z7 U  w
  6. {5 l" \) Y! y5 |  x# l
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    * W- B2 s8 K: }  M4 c9 q
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    - ^% A7 Y5 ^- f0 \1 |8 r
  9.     。。。0 P& w. {+ F! w3 c
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);* o# v" E& k2 d# v& S  I1 ~
  11. }8 e  @* v1 X3 y1 q
  12. 。。。
    8 v/ d; `. Q4 H4 z( }
  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);, ]; X: q% X! }7 p9 P
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;: [% i% [1 ~8 L7 `. b
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    / V1 [9 W" K9 p! |6 d1 P' m2 R
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ) s! [; G( P& |% u0 o6 `- n
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    , m; V8 ^9 S6 K" o& N4 b$ O8 f2 Z. 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;
    - [1 l- q1 c% x( e# ?. X( u
  2. pthread_cond_t pct;9 e, |. W1 x" ?* M- H
  3. int main(int argc, char* argv[])
    2 H* V5 G( M0 G( |2 A, H. g
  4. {* d  l) u- c) R0 L0 K
  5. ...# n( Y, y! G, I1 P" }/ f: `/ f
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);4 t4 |) k2 Y8 H, y" G( c  m
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);; v6 O! O. K8 X' ?6 q' }2 Y( x  Y, }$ b
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);" _3 a  ~2 `4 r. ?- _
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 s1 f1 _6 ^6 ~4 w2 I
  10. ...
    * m6 e8 x! D+ a2 o+ R+ h
  11.     while(1)4 a, i8 p3 ]- X7 `$ k# P7 f& ?+ y
  12.     {7 Q3 b9 \& \3 r  o" i! Z! q. y5 h
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);. `/ Z6 ?( |1 k  E$ B# i" T) e
  14. ...
    * s' y  W3 F: \" X% j9 i6 A
  15.     }
    8 V$ F! Y. H' n! y3 [
  16. ...
    6 y2 o( Q2 C- 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;">
    2 t: d, |1 M! Q/ l: a6 f
  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" \
    3 X( ^; E2 {! i: }" l8 M4 h; a. B$ o2 N
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 [2 f' H( _$ I! K
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ( ]& T8 ?" c6 ]( }8 G
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \$ E) z, v- `: x4 L9 n8 k$ Y' B' c- E) D
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    8 v, q4 N' P8 t) }0 E
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    + {( T$ e* I" A. ]
  7.     printf("preparing header\n");
    - B9 p5 n  r9 o9 U' \
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    $ J4 R# }0 G1 M) n
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    " ]  f/ a/ u$ P" T/ l$ i8 {+ x) l
  10.             STD_HEADER \& G6 l* l0 j, U5 L2 \7 u
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 f- v+ b) J5 U& T; @
  12.             "\r\n" \
    / `0 t9 Q- S5 s! j9 a" p
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");( f! w0 y) J9 a! Y  [/ ^
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * |$ h7 L1 K% f
  15.     {0 R  B. O; X: x4 \( P) d" u+ i) a, l
  16.         free(frame);
    ) G# o) N& }! s/ H# V2 O
  17.         return;( u; e2 n8 U9 T: O
  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" \2 s, P' j, t$ \& a+ Y4 n
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ U! y. a- _5 `& z$ t9 B- H
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \; Z3 A6 d( U$ b: E6 ]
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);5 X' O- F1 l. _4 @4 r5 P
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    # A. w. r3 d* v, ]' u( \
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- M+ v6 I, z/ G: H# d
  7.             break;
    - p2 p/ g. H5 `4 `
  8.         printf("sending frame\n");$ I3 ?2 H2 L2 p$ n' j% `
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    6 b5 R. |% s) \4 t% u
  10.             break;
    ; X  H( p" ^6 [- a4 w( @
  11.         printf("sending boundary\n");
    ' ~9 C/ f1 `; q# v  P1 X  j5 j
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : i  J' o, ^7 J
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 V3 X& H6 L) u
  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。

- A7 Y: f( k9 J' c- p0 l$ f

% w; e- t( |" V! F- A; B- C
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:+ y! e. j2 h! y% O$ i5 j# m: e
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ' f& E" K" u, j6 E: }
  2. {
    9 u3 D" k8 d2 a0 @1 u/ u  Z0 V; o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" H: y" o/ O' Z
  4.     if(*socket_found == (~0))' {/ |, \+ C" G( K/ }6 g
  5.     {" T. R" D5 w% @" v3 t0 V: T3 {
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");8 A+ M4 t3 \3 D. w/ [* u0 n
  7.         return -1;
    4 X. T4 \" Z7 `- U# r6 P) b
  8.     }
    : U7 W2 ]% B1 l0 f- U" M
  9.     addr->sin_family = AF_INET;: I- ]" K+ w# I0 x1 V9 u7 P0 C
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; f* x* c* U8 ^+ M3 K
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 }4 [# c; _4 P
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; E' ?$ o" V" q5 |
  13.     return 0;$ z0 d- |( u5 D; G; K
  14. }
复制代码

6 s6 \1 m% O4 _5 w: c' X3 P( n! k: d- N; C% \
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:# o/ }9 r! C7 S; A
& _0 o* q* v, [

. L. e  k1 l+ [  h5 S4 [
  1. while(fend > 0)
    3 p1 @6 g; A4 m. J+ o
  2. {
    $ s: k  O5 l6 p* q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    , o7 K/ t' n3 O
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    7 [, d" y: t8 M7 l7 u  ?
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    % I& d/ `! B/ \$ F/ l& l
  6. {4 e# O. q) l1 w- N5 H3 ?
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    / G" Y, i( R3 L
  8. picture.fin = 0;8 u) N" Q, z; U
  9. }
    9 ^9 H0 O) W8 P7 Y& ]- b
  10. else
    * A' e9 `9 T% Y6 _  N* l) z* Y; e- A8 \
  11. {4 L. z- L  z3 R( d- z" V+ V
  12. picture.length = fend;" L6 z8 ?6 K( J4 v( [
  13. picture.fin = 1;
    ; {# p% W4 U0 f! J
  14. }
    & {9 V8 f5 w0 |, l1 v* a& s) r
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / \+ Z' t+ R" @  v, u% z* }
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 g/ Z& p# X) j  _4 x
  17. if(sendbytes == -1)5 u! X; E' X4 `/ w
  18. {
    6 {/ L) z, r) E
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      A6 X8 j. i4 Q6 t
  20. return -1;) W2 ]7 R7 y* b1 ?8 _* D
  21. }
    " ?% Q! _" ~/ g. m6 m6 I
  22. else
    2 i$ T, @. \6 i9 ?6 r7 S7 F6 N  j9 P
  23. {
    1 m: Q4 A. x8 G( B
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 O" a2 L4 @$ o7 D
  25. }  [) e5 e/ E" m6 |- o
  26. }
复制代码
+ X! u/ o  c  I/ y1 n7 L6 Y8 e) T5 m

" c$ X& h4 i+ X% ~$ y* y

' S6 K! J( F/ i: F" V

- f& J: a( l$ P2 z+ niMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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