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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
8 l3 Q/ @* b- M. j' L0 n; G' ^# s( h

9 s! P6 Y3 V# i0 U

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
& x8 {7 V% j, D! U4 \( p) N
" `) G) |5 g$ t. G* D2 z

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。


: o4 s2 A( P5 p- d  [


5 T0 y4 Q/ d( }" C3 R) v

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 O7 t9 ~3 o) Y

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。

) I- z6 p" \! V! O9 D: L0 _
一、HTTP网页服务器
4 ~3 u3 V5 |( X7 S4 {6 `& V) `6 b

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)
    9 ^  Q7 x! m* y! }6 a
  2. {/ a0 r3 A( a- H: N' @
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ S+ @7 _* k9 B  Q
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);) ^6 s# w, }# v0 `  C7 q) \
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));8 k+ C% ~, m2 Q$ i9 w/ e  D7 D
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;0 q  g- B. f) b2 ?1 g
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 e. c1 u' ~. Y5 W2 i4 b$ N: K9 G
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    : k. o$ n: j; y: ~; o4 c7 C# F! b
  9.     int ret;4 S/ q; D- E# m' Y: p
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " g3 J, d" ^! i6 @) O7 R/ z$ r
  11.         {
    ; ~4 a) e: {4 P, d3 x
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);  c  f  U1 w. S) i# |" d
  13.             return -1;7 Q+ }8 ^9 u. O4 \" |. k# G5 U* m
  14.         }
    $ e# a3 q; o3 x* a8 }- Z4 {  K8 K
  15.     int on = 1;
    5 Z" {  l! }8 b6 ?$ W' l8 ~
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . s- U( ~% ~+ z0 f1 R; A  X. v
  17.     {
    9 l8 Q% p. c" _# O% }$ ~
  18.         printf("setsockopt error\n");7 h, k  U# Y3 Q) i( m
  19.     }
    - n& Q2 s# z% U* R/ S4 k
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);/ Z3 o' v6 y0 w0 F" O: D
  21.     if(ret == -1)
      C. S, F8 E& u+ p
  22.     {
    , m' k- x. C- T, \' r, W* k
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 T- u) [. `  B4 R
  24.             return -1;
    2 Z0 d1 E2 ]. B# e+ ?$ V
  25.     }
      i6 u/ z/ w: d
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)9 r5 C# F$ [+ {
  27.     {/ G% G' p. p5 P9 Z% E. K# H( c
  28.             printf("Listen failed!\n");
    5 G4 n% ~) y* R9 {# u3 o7 j+ j- ^
  29.             return -1;. l7 D* E$ J) o2 }; g9 ~, @
  30.     }
    6 j) x2 l8 I/ O1 ^
  31.     return 0;/ O, `/ _* a3 A5 g+ R0 K: v
  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);
    ' I& @6 x7 I+ w0 \5 n+ B
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    5 \5 a6 `* d& h
  3. {) ^! s2 [" F/ Q' Y
  4. 。。。
    0 B) S8 J. C9 l( W- y9 L. t# k
  5. while(1)
    7 N3 I2 p0 a3 z6 a* o( ?4 ^
  6. {
    6 N4 o" H5 y/ N( M/ \0 J* {
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ' Y- _) ~5 S: c, A4 C: W. y
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");" T4 R- O& Z5 C; E
  9.     。。。
    & l7 A5 b  s+ H' ~9 c9 R
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);& @1 ?! q  A: `
  11. }
    1 g* L! I+ k' I' E# _
  12. 。。。/ _5 ~" u+ T1 d
  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);, [. f& T/ V% R; M8 m1 x$ y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    7 _+ A) g$ T* a* c0 n9 ]# A
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;  Q1 ]; x. G' v. I7 {1 X4 P. q. P
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;, M* r, j. I2 y5 c- h. F& Y4 c8 ^# E
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);" n7 x* |; I8 A
  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;( U0 b; j8 G6 i& k
  2. pthread_cond_t pct;
    . {; }; Q- A4 n
  3. int main(int argc, char* argv[])6 v9 U( w! h+ M; H7 f
  4. {5 ?& j: a/ s" N; h- u; b8 e
  5. ...4 V# G8 M, b% u, D; Q8 U' Y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    , @+ a0 i, E6 ?/ @2 g
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);7 L! j  X4 Z9 o8 b$ g9 o, Y! l
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    6 H% ?( p0 n, x
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    , S9 o6 W$ R* K* u6 P8 u$ k
  10. ...
    ! x: V3 Y. b2 J; z
  11.     while(1)
    2 E6 V: {. e6 q, m3 P0 K7 S
  12.     {' l" ^/ I0 |  `1 n% N3 W
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , G4 t$ m# B3 b& D
  14. ..., h; z8 N0 s6 r7 P/ b
  15.     }
    ' ]% {& t' {( e. e
  16. ...6 s* _; M( S+ O. u$ {; S+ }: }
  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;">
    ) e9 R: ?* S/ Z& u7 m) u0 C
  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" \: }$ w. B6 A4 V, J3 V1 O
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \9 }  L$ u# z4 h9 j. _# X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    3 D( I& c" ~5 l8 U9 E& [+ T2 X
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ; a' y0 x$ d, N7 A) x0 k- K  M1 R
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  R& Q+ ?9 s; _: V- H& v3 C
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"4 @/ ~. I6 x0 C& e% u$ O+ Z
  7.     printf("preparing header\n");
    0 P  H/ m% y" k9 K! s$ d
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \7 z' u; b& p/ b% _0 t* _
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    * ~7 n6 e$ a$ n0 L1 W. Q
  10.             STD_HEADER \0 q4 n, M& K% e- k
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \2 [* I( A, Y9 I
  12.             "\r\n" \4 f8 t+ i1 q$ a6 G1 U5 i
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 ]8 M/ x4 o! T8 J) |: G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 J* h" l1 J* E% }- W5 F
  15.     {! D+ k% j/ c' _$ I" _5 d3 O
  16.         free(frame);7 v" r4 U* ~6 m
  17.         return;
    4 K: H# q, H( ]+ W
  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" \" O2 `+ Q: A% |" S7 D- x. r
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    . h( F: `: }( M( i9 Q3 b1 z9 S. {
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \$ N5 Y3 r9 J- p# R+ ~5 {
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + n, k" d+ U8 h2 F! r0 `3 X! T
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , D' K7 N( }% n/ {# d
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 H8 B( [. F* L. W+ J
  7.             break;4 g8 R! _9 ?$ M+ x
  8.         printf("sending frame\n");
    0 B' `6 E6 S2 c* A4 G5 d! J
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    : w6 ?( M6 `$ ?" d) q) P  o
  10.             break;
    ' Q3 W9 y  q/ y4 s
  11.         printf("sending boundary\n");
    / t$ g1 M' N7 F+ \
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! |, a6 R' l8 h9 W6 I% D; V
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 h  W0 m& b2 \( u. K$ 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。


" Q7 n% U9 o) i* G


) `5 I% a* |3 u* G: G& e二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:, ]6 q! p& o3 D# t: S5 M: |
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): e! r# {' u) Y5 A
  2. {
    # p! |+ C2 h2 O8 s1 d
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 i# Z* h7 I% x
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . k9 f: B) `7 g3 {6 z7 J* ]4 i
  5.     {) z) p# e* \, I  {; ?8 [+ e
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    0 `, ?3 x0 p. Z. `4 p1 i7 T
  7.         return -1;
    + q0 L/ c. ^$ z; w; v
  8.     }* Q% y) n( K3 h1 m0 ~
  9.     addr->sin_family = AF_INET;( t, y7 D4 w  Z$ M* b
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ H/ M* P9 u- n2 n& q. ^
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( R3 e- d  F3 e
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);6 z- T( U0 w6 _1 q
  13.     return 0;: P- y' Y8 Z; L
  14. }
复制代码
5 h$ `$ _6 z8 h1 Z

4 w5 T3 [( I0 F$ x9 e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:. e4 w' g' D) L

% u9 T  _6 [9 }# \( B
5 |' l3 ]/ }4 c: v, M
  1. while(fend > 0)
    - t; C0 s, q# ]8 M0 v
  2. {  A+ ~0 r" O. w6 b( n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));& [6 Q9 _& V8 W- [4 I2 I
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    / q4 _* J7 D" d% o, I
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)" H$ u% n+ p8 A; Q" {4 b
  6. {; N8 Z2 g. M. }/ w( Y! J$ w
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    - O) p8 W7 h. j; f! O
  8. picture.fin = 0;
    5 a5 C1 e# b) g1 S4 W4 h
  9. }
    , y! y, O. _: c% w/ r. `
  10. else
    4 P5 a/ p7 A' l( J, m- w
  11. {( Y. K) ?" b* ^, x3 @9 ^& f
  12. picture.length = fend;
    1 ~; T, C" X5 O0 R
  13. picture.fin = 1;' n4 g4 a. i/ e0 X' L
  14. }/ g' H9 [0 t$ W0 b& l6 E4 e
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 W4 T. [0 w  {: c! A8 P. ]4 _) K
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( s; p! F. D9 c( ]
  17. if(sendbytes == -1)
    7 h' e9 d- v( D
  18. {  k' \2 q  g3 k( z2 h7 D: |5 o
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");: N* n) p% A. w8 W; R  m
  20. return -1;
    * }% R; E0 b3 o: y5 Q4 i
  21. }
    ( ?1 K3 W- U9 _0 K" e' r" |
  22. else
    ( a0 ]; q# Q0 d+ f8 l4 j7 a9 Y- W4 ]
  23. {' ~) q+ k3 m+ d8 o# S
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 x* a: s. f+ F( I
  25. }
    ; Y9 Z5 W8 s- u5 T' I: n  K8 s( T
  26. }
复制代码
' ?% N/ f+ g  c1 o: k
; y4 Q/ B" i6 M6 H4 E* ]


3 l) W4 R& s$ r, i
5 C! e' l( }2 J0 Q/ P. j% siMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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