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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, e) j! n
( H8 H4 x% L; i( z


7 \- i- b1 m5 _- m, C

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
0 c3 P; ~6 D0 c& |5 }
! J- a! u4 l6 d8 O

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。

' P7 L+ E% n, o2 M* j6 C6 Q6 }


3 W+ G- P  J. M+ `8 C

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。


    $ A1 f. [" N* ?" Z

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。


& r9 I* L+ s3 q6 f  l( w8 e一、HTTP网页服务器' c5 q* Z" Z7 E% w8 {, J9 a3 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)
    ( X; d9 D3 J- {( [, m4 Q3 M# e
  2. {
    $ p) A1 ]3 }) w2 R/ C1 _
  3.     struct sockaddr_in servaddr;' b4 U7 n$ T9 ]8 W  i7 ~) N
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    3 x9 P, F2 c( w5 K
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
      z$ a5 |4 L# j/ n% ~; H# P$ P
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    4 n. q" m! T, B. @, A- l  K* l
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. M! m% u1 x7 J7 [3 s; V; h0 J
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);# M/ [$ t2 t* H  f; {. K" Z
  9.     int ret;
    & W# u5 z  b! O! G: o( j$ v' N0 r$ h
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ |4 s' g  _  ~0 |/ e5 A* d$ l
  11.         {
      e% e+ f( Z  H* I6 z- ?  T9 D
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);/ S" H. z6 M6 v8 V
  13.             return -1;
    ! n  f) O$ R5 ^# c
  14.         }
    + H; N. _0 R  E
  15.     int on = 1;
    " y0 l+ T6 z6 i! e" F
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . j3 U, [$ s8 P+ m
  17.     {
    # A6 W" k2 r6 F
  18.         printf("setsockopt error\n");
    7 V) h* h( b0 _
  19.     }
    ' _+ n) K" a/ }% X9 V% b
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + E8 b6 X- I0 K8 d
  21.     if(ret == -1)8 L! m( ?" f  e4 }$ K
  22.     {
    ) d6 k% P8 \( j4 J4 @
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , W7 \( V  c/ }% D
  24.             return -1;- r1 i6 `* w# v: _
  25.     }
    8 v( e- \* A: `
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 c( _/ _3 V0 M% h+ u
  27.     {% j. [- M& v5 R% M1 v+ q2 J* P! ^
  28.             printf("Listen failed!\n");6 l- C3 V# f  i( P% ?; e
  29.             return -1;
    ( D/ m6 @- i1 E  r, H
  30.     }
    * }; c8 }/ @  B0 ?  |4 ?; P, X5 Q
  31.     return 0;7 m' d' P/ _2 a( D# _6 Z
  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);3 @# L/ G# O# u  y" k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)' _% G8 \8 y. N' p3 e0 q
  3. {4 L' u% I. m5 |
  4. 。。。
    9 M6 h: u: Q6 `4 F2 r4 Y
  5. while(1)  k6 R: ]# i, k/ g4 g2 p% x
  6. {
    $ @" b1 g/ K; S) l' \' x
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    & h6 g- j0 ^% f* Q
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : c$ W! }4 D; _
  9.     。。。
    ' Z* s1 d6 ?* ^" G; d  t( Q6 W: R
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 u4 l/ ~  D/ u# x
  11. }2 {) I/ m: w3 ~! k! Z) O8 n6 T
  12. 。。。  [5 E0 g4 f3 V. u/ P
  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);
    - r, R4 D" o8 c3 [/ s+ H
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;8 d/ ]9 w9 G, C" \* o" Q) a
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;- G9 D* o3 p2 D# u# g# k8 }* p
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; X! O7 @. D  q2 p& q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);9 F5 \) J# T4 h0 L5 C* U: ?" K
  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;
    4 @: [$ P% U# m6 W. H
  2. pthread_cond_t pct;
    2 W3 Y; r0 L+ X5 I% O* @2 z
  3. int main(int argc, char* argv[])" G* |$ _: B  h# M$ T; Z* ^
  4. {  |; z1 Q! M+ S/ O; \6 N
  5. ...8 F- P( @0 ?6 x! V0 o
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);- {- |: t5 l' p$ T6 c! X
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    & A$ l: b, d8 m7 ^& S
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ' I2 L2 v. h' w$ j; S1 H
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);9 y4 q) R5 f6 A( o3 K* c
  10. ...
    5 _6 h; V1 L8 c& I# W
  11.     while(1)
    & W2 S+ S, l3 x- f- F
  12.     {% f" ~+ `' }  r9 h+ L
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; A4 ^) S# ]1 h3 ^# U/ U& q
  14. ...
    2 V0 z  a0 T+ s* \) ?2 W
  15.     }- ?4 g1 m; q2 u$ P: u/ ?* a
  16. ...+ x# c# e. [- c: Q* 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;">( G2 u& H' i+ ~- p( ^
  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" \* \# H* P3 Z' }- d6 r. j2 x
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ( u6 D" ]8 \: w
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    - [) ?. X$ g; m. x  T
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    / l+ m# F5 w2 [# Y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"! N3 p. @0 |- c# i' {, r9 _+ _  V9 V+ {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    1 a* P# h: f& b6 N6 ~
  7.     printf("preparing header\n");/ `4 x2 \3 ]* u
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \' d! Z4 N9 B4 a; D3 B& _, \
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \- T5 U3 O8 X( F2 B$ B! r* |
  10.             STD_HEADER \" D; y. p3 e9 y
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \5 u' e7 C5 F! p* t  q
  12.             "\r\n" \' R: h8 j% `8 g! D* D! w
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 ~8 J) Y$ H. q$ n
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % L# j  d! E. x1 Y
  15.     {
    9 }! h6 K- G' a' Q3 n1 O, A  ~8 [& {
  16.         free(frame);/ K; D1 E) r# ^
  17.         return;
    + g- q& V6 T/ p  H9 R
  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" \
    0 p. {- \0 I' V7 H# [% L
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \- k4 W$ J" q2 o5 R
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \* V( G$ u. B+ J6 ?- m& ~
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ; }( Q4 s0 ?. Z0 g) M0 X( Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    . K/ z2 r; T- I3 u% ~
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( q  W+ K+ l! [! D( y/ @
  7.             break;& Z2 K& z, z9 }3 T1 f. d; z
  8.         printf("sending frame\n");0 E7 R* {, j7 y0 b" A+ c9 ~! s
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    % i( ^% I& J2 b4 S8 G
  10.             break;
    ) S0 ]) t* w1 f/ [, t9 a5 F# X  ?8 Z
  11.         printf("sending boundary\n");, S2 x; d# K, a8 s' r  \% h
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) F+ q! j) G, h# ?3 O+ r, k9 E: X
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * z7 `% o0 D" l6 ~1 p
  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。


2 W3 q0 e# M. L+ W' s2 G% R4 i  f


4 y& S( v5 Q! o5 v0 u7 m4 w& G! ~6 C二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:7 F; }5 g5 ~8 i# ^
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)/ o1 `! g' J: C% d6 T6 `
  2. {. e! m% S! G: P, n3 {3 l7 H
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    $ s6 W; f# c; T( y4 }# z
  4.     if(*socket_found == (~0))' v  `, f3 ]; d
  5.     {
    / @- V* L" r9 N* A5 r' g
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    : C3 b1 r2 B3 i7 s+ p9 `6 M8 Y4 H
  7.         return -1;) e# n6 D; i. |% N2 N6 S
  8.     }
    / D. h% d$ a# ^; y' b9 V3 p
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ; O% R# D+ x; D' X
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 ]: }6 s, J: ?( y, O$ @7 a
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 y( C% s1 w" K1 h+ ?
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , K; H8 f7 Y! |6 u: p& _3 S$ K* b
  13.     return 0;
    ( V5 n- [) R, b) G5 b
  14. }
复制代码

- ~( L. R2 k  r$ H: Q
3 E1 @# ~; r9 p! w- G4 t# S' d: {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:: T  j8 L, I! O7 @) j, X9 h
; K( S7 \' g6 U) P# ~2 b: ]( W

) [8 L8 j, v2 l  ~4 A1 G
  1. while(fend > 0)( M1 C+ m; z! ^, t9 H. I( k' j0 e
  2. {) o) E* I& X8 ]( A" Q$ U/ ~
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    4 M, D( q$ \3 @" U/ R- [
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);% E. e- @! f' c0 b8 m$ N  d7 a
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    3 J$ o$ {# ?# T' x' F
  6. {( ~$ \$ z1 _# M" ~" I
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: m4 M! {, [& y
  8. picture.fin = 0;: E8 s9 K: {* Q, Q2 b
  9. }
    ; [0 A* x9 \0 B. B
  10. else5 P$ |4 s# I6 {
  11. {; ]: M8 n. A3 X$ D
  12. picture.length = fend;
    . F+ c8 i- x* s6 G+ v, ^
  13. picture.fin = 1;
    ! n: |' i0 B& [( ~  m/ y4 `
  14. }
    0 u" L  W' r8 i0 P
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      G& l) Z4 D! U8 U( s" U
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);9 {- E* n* c2 m' o& Y
  17. if(sendbytes == -1)& F$ E% o8 o$ {
  18. {
    # G6 Q9 m# y+ F" y$ W8 d$ e
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");8 \7 [9 M! t) g6 e) V" J9 H# ~
  20. return -1;6 ?) m& K- ]6 _7 j( L" F
  21. }& `' G# y3 q0 }( I# s
  22. else/ e, i2 `7 G1 m5 {2 x  ~( [
  23. {" Y$ U. M8 |0 ?$ M- C
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;- Y  b6 D- G4 ?) N+ Q
  25. }
    - ]$ ]: p% ~+ c# O/ u$ M! k8 }; O3 v$ b
  26. }
复制代码
0 y5 p& O6 I$ L9 F5 {% z
  n" _: m* ^; U/ P. _4 {

, V1 y8 N- T4 b& Y7 Z

+ F' ]) _8 c9 F8 }- n- riMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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