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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 ( `. f1 Q. B: X( W7 s  m
" c5 Y* c+ P% q6 v, B; {) D

/ n1 Q  b$ g5 f7 K+ s& E

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
" }% I! N. y9 o; x, U2 l
! C: E4 w" D7 [

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。


1 E" d1 k- W' l! L


9 @$ M8 ^/ T, E: U7 s' \" 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。


    . b4 J: f8 l3 I& H. x: 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。

* F: ~  D" N" ]0 B. [
一、HTTP网页服务器
5 ]4 e' o# k" }* d' U+ K0 `

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)+ Z' A' r  e3 z, \: p
  2. {
    ' w* `9 U3 z8 l4 ]
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ; P* f% e4 D6 U* T
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);& P7 p. p( e$ K; W( x. q6 I
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ( p/ o) _5 P9 ]+ B
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    6 ~2 G# G( K: }: I# r
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 H3 l# R3 m9 _$ I
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    1 W2 |1 ?$ c& H1 W* p
  9.     int ret;2 \0 V) |6 j0 B, K
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 i/ H" I: ~6 L7 V2 V. P
  11.         {
    1 X3 j9 ]) P9 Z, v1 T% V9 v
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( U  [1 @- B+ s2 y/ [+ o) [$ l3 s! p
  13.             return -1;: S/ E* A' h+ \
  14.         }
    6 V7 A9 Q$ E' E
  15.     int on = 1;
    ) Q, x$ D+ x- x5 ~( ?1 |; Y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " I$ ~( D: \. h# [7 C9 H
  17.     {" e0 R5 y+ b* f/ r4 a
  18.         printf("setsockopt error\n");
    / [1 U$ L3 m$ o) V8 c
  19.     }  K4 u. L- k# R" z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);4 x5 n: u$ [+ D! H3 o% F% b
  21.     if(ret == -1)0 v: q+ e, V7 \" ~& P! j
  22.     {
    0 W, E# G) V2 s" t# Q0 A7 C5 o
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' ~8 W) X" L/ L- |* e. {5 ]8 A
  24.             return -1;/ K: H& A( F1 g& U1 |9 F
  25.     }
    . B  |3 G9 g8 a1 ?  h$ i( O
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)- |1 w+ t# l2 U# d3 U; q- D
  27.     {
    0 w# w+ T9 b% f
  28.             printf("Listen failed!\n");
      U7 o' P, |8 I* \1 d
  29.             return -1;
    7 E/ b5 _, {6 o. D! K* u" ~
  30.     }5 ~/ z$ E, B7 i
  31.     return 0;! N+ g2 d) D3 A. o1 u
  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);
    ) ^% Y, }. {* R3 C3 E4 C- k. T
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 M$ o$ c% l4 v# D) P
  3. {
    9 I# I6 w; i  r, ~& O
  4. 。。。
    ( V: D: N2 g! [! |/ T  }( f9 n
  5. while(1)
    1 Q4 Z! [4 O  o
  6. {: f; n1 [' r# e
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);) v6 M! z5 p  x# A
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");4 b& \% a* n0 C6 I+ B7 y2 U
  9.     。。。& u$ m8 c+ H7 I2 s
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; m. Q. N* e4 o+ j# h, [. S
  11. }/ L; f. D) c2 t8 b  |$ v! ?
  12. 。。。0 f, E7 a" v! V* i) L$ T- B6 I
  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);/ m7 o$ q4 J" l( N/ \: p+ ]
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ; x$ w  @$ `/ `+ ~" M0 c: M; u' \0 {
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;9 F1 ]7 r& Y, x7 Q% p
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    - j4 E; r! G" w: V) X
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);7 c) T0 B6 c! ]. {$ q
  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;3 n8 Y9 ?. v8 b$ n5 P- Z! H* U
  2. pthread_cond_t pct;
    ; U' _, ~8 W. f( S! V1 F" Y; h8 l
  3. int main(int argc, char* argv[])
    + m$ ^3 C* X. h
  4. {
      u& x9 L2 i8 D9 c$ ?6 w& y% t
  5. ...
    % W+ g. \9 D; r# A2 z- \* w
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);. {" n1 M. _7 _% H1 Z" h
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);+ @0 Q4 H6 D3 [+ n: h
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);9 R; P7 G9 n) w8 ^/ w* y' e
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ' A6 [7 z/ l6 ?& x& E
  10. ...; O; ~% C& x- @0 p3 j% L
  11.     while(1)
    6 r& d- ]- ^, X- q6 v
  12.     {
    9 P! G7 G0 k  Q) D- n% ~
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      F& W9 b, s3 y5 X: c8 c: t  x# |& J
  14. ...
    * J- A; Y, ?) V8 o7 B8 D
  15.     }% l# X6 c6 a% X
  16. ...4 l7 w- l! @& c" F4 ?+ J
  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;">7 P8 F3 ^. w* y/ G% |6 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" \
    1 y; ^! z) R7 t! F* u
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    0 B1 o+ h8 X% @5 ^0 G
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \2 x7 ?( n2 E* B- O9 D& ]
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \# K9 ]- n0 g0 s% o
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    3 ~- u  \/ E6 @# M/ M2 Q
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"- o& y' |) }: l) W% I
  7.     printf("preparing header\n");
    + A7 U9 Y. j4 A. K+ h/ J
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \- `! Y- T0 k: {" u
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ( Q' Y8 x' j) o/ E% _& Q
  10.             STD_HEADER \
      {8 j4 K- k; w. Z# Q
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 Q2 ^  X3 Y- m% g' q$ a  B1 L
  12.             "\r\n" \
    , N  K" O/ Z$ c, Z. F( ?+ d$ D
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 n" V7 v5 _3 K* ?- I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 o8 G: L! ]; O' S* v
  15.     {. x7 K" F% K5 G4 s1 t
  16.         free(frame);
    0 r. Y, v/ ^% }7 ^; k3 E" e& o5 L
  17.         return;
    5 \/ |1 l8 Z9 v$ {0 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" \
    5 Y! d& V$ n+ y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \1 |: Q  z' L2 P* k) V- e
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ' C* }6 ^4 Q% @0 s
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # I0 t2 y+ h7 ~  E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    9 N0 \  S; n( G& h
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 p, [% e  `- @  P0 }6 i4 Q
  7.             break;
    6 c0 ~2 f4 ^: v! [% z3 X: v5 F
  8.         printf("sending frame\n");
    ) d! f8 {: u9 O: m( \6 k) A8 _
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0), O2 f1 y& X3 g# V. w3 F$ u
  10.             break;' p( y4 y! m- O8 S
  11.         printf("sending boundary\n");
    , S4 H0 I3 k1 ^# T( f7 y
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");: [9 z0 u2 L$ w9 y1 I6 d4 g. ?
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ A3 o* ]5 J& f3 ^( D4 s; l( C
  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。

/ x6 z3 _" K( `9 S* @5 q$ w

/ b4 J" s. L) |
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:4 _9 a4 o- E0 M* x1 ]
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 m& y( Z3 }7 ^0 n
  2. {7 d% P& v* |& M$ n$ i+ B
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; [3 N) u7 l7 i' v& e: y$ r1 J7 ?
  4.     if(*socket_found == (~0))
    " X7 u4 j# {( y% k  ^0 {
  5.     {" G2 k: N) j8 `: j$ x
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");+ J5 ], v3 F" E! B( E% v
  7.         return -1;
    - d% ^$ q0 J: R$ y- L3 ]8 R
  8.     }2 ?1 k0 f4 }5 k2 S9 K6 ]
  9.     addr->sin_family = AF_INET;$ c7 V: Z$ I2 n
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% [  V6 K) l8 Q1 I3 L! ?
  11.     addr->sin_port = htons(port);1 s3 A/ _5 D8 [0 l* P2 ~/ i/ t
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    # X' n5 O- w* b; F1 j2 r2 I
  13.     return 0;6 L4 p) r. b, [' Z
  14. }
复制代码

" n3 W% |0 J# r6 U- w  z* m4 n5 ?
0 X/ ]1 J' T5 W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:
5 T) s& V# t1 u+ x! R9 C) ~
# S- {# G6 s  E! `' @# b4 X
" u) S4 Q+ |( _% I6 X; N3 F5 n+ Z
  1. while(fend > 0)- K& g4 c% t7 U$ V/ g' x
  2. {
    7 d/ z3 S# {- n3 r0 W9 M5 Q& M
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    * d4 K* P( }/ I3 v* h
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 u1 R- x" N* Q+ U6 }
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)# `0 k! |1 x4 K# \" T- O) b. s- t
  6. {
    5 e3 E! y5 j. G! L
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" Y0 G9 a4 w- S" i1 V2 ^1 o
  8. picture.fin = 0;6 C8 Y7 x' O* K+ X
  9. }% {% z  X) D8 I' u7 B9 T) w; a
  10. else" r9 s) N  S; Z$ N5 K
  11. {
    * K1 R: N7 k8 T7 c0 Y
  12. picture.length = fend;. ~* t/ J& _  p0 m" ?. X5 a- R
  13. picture.fin = 1;
      f- f7 L5 o# h
  14. }
    . X, K0 l% Y0 |4 u1 d1 \* s
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);! `- a. J. T; V& u4 w
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);! k* I9 ]4 s% }& h$ }; `, s4 b
  17. if(sendbytes == -1). N& Y+ a# j! r9 ^$ d
  18. {. p5 D+ }  O1 ?8 Z. u7 x! S
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 @% V, `/ h$ ~' m
  20. return -1;& K. r8 N6 Z! }- L$ j6 D  V* v
  21. }
    4 Q: T8 m+ X2 k4 w& B% T# o
  22. else, U3 @6 M8 T& v
  23. {
    2 I/ H2 ?5 W5 U9 S( V% B! q
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;( j) z' ^& x5 T3 [3 t- o2 T, f
  25. }
    % ?: r  s/ }: m
  26. }
复制代码
' H9 w$ F0 F6 F$ E* a2 U+ k

) \& l) Q' x2 Y

9 K3 x" a+ S% |) U/ k5 A! p

9 g' [; \2 b1 R0 h+ s3 \/ yiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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