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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
  s; y' w; `: P9 ?
6 \. l) }7 {2 f- f8 F


6 F: p# [' v4 p2 |8 j. k' A

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
+ m- b! j& ?% S9 v% ]- w3 V' O) ?* A; [5 s: i! Y+ S/ y

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。


3 j, s  e1 Z0 o, `


" U! ^, q* e9 [7 n. W" Y6 [2 _

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。


    & h9 l5 @+ I5 G# |* r. p& J

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。


0 S2 M5 ~+ i3 O1 a, y" C一、HTTP网页服务器; y' c1 d' [* G( }5 u

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)
    7 K# n0 e1 Y/ y* V; x1 g
  2. {: ^1 C& l: f# @& }  M$ ]
  3.     struct sockaddr_in servaddr;1 @; K; Z+ K5 w- V: X# q
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    3 V$ F9 h2 t8 D$ S* E) c
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    : \3 C4 y) F# L" A! `3 C' z
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;: Y5 F+ D( q$ [( A
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 `6 _2 X/ |! [* ?
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    * s6 G. s# Y, S3 I7 E
  9.     int ret;( F3 \, p$ Z; f
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 A* U" A. a7 ?! @: ]
  11.         {$ z$ k$ P4 }8 \8 h; m+ A
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    # s! r8 Y; n; E! i
  13.             return -1;7 K7 C/ v: H* W- n0 v! \  r+ R
  14.         }
    + }/ O9 @2 p- I
  15.     int on = 1;
    8 w! [0 i. m3 A' [
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 K0 c! I. F' H" @
  17.     {' n1 s8 h& Q7 z0 [, a
  18.         printf("setsockopt error\n");
    - x" M7 B/ R, r0 v/ i" l8 b
  19.     }. y% W8 s% X4 y$ ^& w2 q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - C' u( @6 @. k! T/ f. S, l# @3 b
  21.     if(ret == -1)
    $ u" l' I% A* b# C( S4 A5 s7 F
  22.     {
    8 A3 r3 d9 A: S
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");: h, f8 `* C# D8 ~/ h/ k
  24.             return -1;
    ' m% _  q. s! r# g2 R. n: T
  25.     }
    9 ^) \+ ^& m, J2 r; i
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)# Q* ]! h- w4 Z" _8 f3 w
  27.     {6 W- k8 D$ M0 i9 w
  28.             printf("Listen failed!\n");( u' p0 x! G% h- {
  29.             return -1;! l8 Z; V% ]9 u& N6 w: S: s$ O
  30.     }6 [+ L! i9 ]: t+ k
  31.     return 0;2 i$ X3 U: ~1 \1 n$ i
  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);
    0 Z4 e, r2 @# Y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)+ |9 ~5 u) i) ^
  3. {% N; a, q1 a* e' x8 H: U; [0 J
  4. 。。。% [) F9 s, Q. l" B
  5. while(1)
    : @& R6 V8 d. \1 |' q2 T/ Z/ s# N
  6. {( l7 q2 t- f/ `/ V, t/ J9 P
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);6 K0 z! V# U6 Y1 \. W: ^$ ]- z0 _! W- c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");3 f! b; i5 _- E; C2 y& r
  9.     。。。
    # l8 V- ^* R0 B
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : S5 d8 |( P( `7 Y5 g
  11. }
    ( v, \9 u  e6 O, J$ U
  12. 。。。7 T* j+ e+ T- A4 Y/ 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);- L9 z3 g. z, `8 E% X5 \& i
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    # B  @1 J8 K& H1 C" S
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;' P; t! o& Q7 B
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;- [5 F, b4 m/ j: A/ Q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);4 @2 }$ ~) z% O( d6 O. _
  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;2 d! z) e/ u7 o* W7 t  b# Q: d0 r
  2. pthread_cond_t pct;1 _3 G1 G9 |6 M) W2 a: @; `3 ~: s9 w! C
  3. int main(int argc, char* argv[])
    5 ]& Q- r  }. G
  4. {  [  ?! ]. O1 a$ m" F5 U
  5. ...$ t5 u1 O% K" t
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    * c$ E0 |- U' w2 ]
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);. |& t3 s1 H: p! z. V
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);6 p2 N$ F% J. X9 Q$ P* M' _
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    * e& A) y. M' L4 j* u
  10. ...
    ( J/ \& q2 j2 }4 p
  11.     while(1)
    ! D. p5 T1 ?9 q' J: q: a& P3 y
  12.     {
    ; a+ y3 E+ t" F* T0 q
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 o3 n% A$ h5 _' z, j  C, |3 m5 |# p
  14. ...
    $ o# e7 i( ]; j$ P, S/ S" q6 ]
  15.     }- B* W9 V( P/ I) L* A$ F
  16. ...
    # s2 E3 u+ j' ]4 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;">+ _: w8 T, h4 q+ ?1 W$ q  S
  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 Y& y# [6 V* K* V4 q
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    / D; d$ O" W4 O/ b1 f5 q
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    0 G$ r! b5 W. ?& s9 k: }
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \7 j: {$ L( D2 `( T2 `: Y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"9 k: `6 v& O7 A+ r( i& b* M4 E; q# _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"2 S# b( p* a9 Y6 ~
  7.     printf("preparing header\n");
    , H) y8 i" {- I! p& ~# K$ D3 ]" l
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \1 M* d6 X+ B) j; X" |- S- ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \" J$ p2 V6 b8 l; @9 w
  10.             STD_HEADER \, q6 N0 q  n* \  T) L
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : q4 o9 y8 U% w- i
  12.             "\r\n" \2 Q8 }) O2 x% H6 f% Q! b9 W
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 w1 `  M- h5 |
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , f% S. C7 E6 k2 v; h9 O/ J8 ~
  15.     {8 B" u6 V; e' I. W4 \
  16.         free(frame);2 i- L; X! e. |9 C3 f
  17.         return;' q5 G2 j# t$ V, \1 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" \9 O: e6 p% e3 L5 k" p! s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \* C& _4 u$ o2 i
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \  K9 {8 S% J+ Z3 j5 ~; @# y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    * ~, N7 z- O- V
  5.         printf("sending intemdiate header\n");! ~* m3 w) O- i8 i" X
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . F) l2 U9 _6 _
  7.             break;
    5 L* G# ]5 I2 J- S5 J8 x+ b- g
  8.         printf("sending frame\n");& H1 ?; F6 n4 v$ S! f2 M, g
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)3 B' {+ f. W9 I8 m' r) p- W
  10.             break;5 B0 w3 ~2 ?! T1 c% q. J0 Z4 b1 p
  11.         printf("sending boundary\n");4 e, q* ?6 U5 ~9 ?; h- |- N/ J$ D
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");1 f4 `, \3 q, C; H
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 h5 }3 N9 b: z$ h% @& M6 G  ^
  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。

0 `# l7 d2 f& n


+ t3 k6 ]) r1 @二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:+ o, ?' r3 O" e. x7 }& E! a! K/ W
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)0 f+ e8 M, M7 F
  2. {
    ) K. _% w! {% `2 W
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    8 o) c3 ~8 x8 ]4 X9 X
  4.     if(*socket_found == (~0))
    & C; l% {* D/ z
  5.     {
    / B% r2 I* i; _
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");  p) \& u0 P  D' K( @
  7.         return -1;' O! W% u/ R0 A( u5 Y( k# _- Y
  8.     }. r! v* R6 B" U/ p, N
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 b( }; K) q' k; v# ]% M7 F: z/ B
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 w: [% Q8 P; h
  11.     addr->sin_port = htons(port);( o& h* Z- f: X1 n# J
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);8 R  I) O7 g: C# B- D; H0 P
  13.     return 0;* n3 K1 U# b# r* r1 }( j9 [3 r
  14. }
复制代码
" I5 [& R4 v, P

3 c5 o! ?1 c( \. M0 ^' k& }4 X5 _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:4 }# r  ?( I8 o% g4 R  a; [

+ W  p* t) \; f: z9 U
+ F  ~0 [' A) h
  1. while(fend > 0)3 [, ^' X6 }2 ?& }  P7 A5 b
  2. {
    ( I& H# W. H  }  C2 Q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    : w4 z4 m$ R9 q% V0 s7 A5 W
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    $ s7 U: l+ H5 `" p# Z" }" X
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)" S$ n9 \" b2 @" Z) v1 j7 N7 k
  6. {
    ; I& z& F; Q) j3 f# Y6 F
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;) Z4 h- A- J/ z, s
  8. picture.fin = 0;) ?. j7 ], X/ N) s
  9. }
    , J( [, n' H$ `5 r8 @. a7 S6 X
  10. else
    9 L8 V: u; x" [7 C0 Q/ `( A+ z
  11. {: M( h( t6 j* M8 |1 ^/ \( ?' F
  12. picture.length = fend;# }) O0 p# |. ]
  13. picture.fin = 1;: e( S" x2 t) ~5 k% o
  14. }- p$ C! D1 U' z8 ]0 l  w. ]# Q
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    % q8 x! U8 i1 w) O; F% E
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);+ `5 x+ Q! e1 n4 X7 m6 B+ W  K
  17. if(sendbytes == -1)
    - @3 {/ f$ E  C& L
  18. {
    - N; W( Z/ n3 `1 \/ `) K& b. e
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & @. H# w) H+ _# Y! x3 O+ [: K
  20. return -1;
    ' b- z. ^' @3 z+ v
  21. }+ ]  j& c/ |3 Y: I5 o: q
  22. else
    4 f4 u5 D: \2 G
  23. {
    + x7 `1 f# ?" J  L" B" w
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;- z8 Y# P  P6 X7 ?+ O2 d% \
  25. }
      v9 C" U* l% p* u" G1 {
  26. }
复制代码
! d3 ?# f  i, O7 z; x, d

3 H6 F, g: L6 V+ n6 H- M, M# C


4 a0 l0 E* F! C+ i
! i* e( L7 Z2 aiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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