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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
( |/ H9 \& \: u- ?" X2 t+ \1 R0 p9 V0 G: D! y+ ^

" f1 b) Y+ X0 ~  e1 y5 M' q

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
/ O+ E4 H4 U8 n9 C) J. B8 d4 S. Y/ S
9 x, Z# M5 Z$ ^9 K  }

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 N% {$ P  T% r


% v4 e" ~% M. U) _* q

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。


    ; l( @7 K2 a) o- h7 k( 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。

3 [2 \* H+ ^9 D$ h) ?
一、HTTP网页服务器+ N/ w- b+ H1 m4 K+ i4 L0 K- n

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)
    0 G' [3 ^9 c" B2 ~  ?
  2. {4 Q/ b. W2 [. M* t/ J" j
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 j* Y$ d' s  ~1 i" L
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    5 |! v; K% h* p$ n% n* L" h) K
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));) I9 F& P  `# p) x( u+ _0 f1 K7 S
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;/ O7 {2 a; E$ X. a; h: ^
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 H' l. X8 M+ G$ D# h: E4 G9 Y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ; M1 k2 z* N* l. F- F) J: ~
  9.     int ret;' k( X* ?, G+ y' _+ G' @% D
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)! P8 R  u7 a: z. S
  11.         {: S  d' q% H; F" R4 N9 C+ f6 }& u
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);; O" F3 X6 Z- D
  13.             return -1;
    # Z- ?0 ?" O& Y' Q
  14.         }3 V! `' L' z( ^; S/ x
  15.     int on = 1;
      B: B3 M  Q/ l/ l+ Z; n
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) C6 K6 Z3 N% d3 B2 w
  17.     {! d( W( G& I7 v( i* ^
  18.         printf("setsockopt error\n");
    1 W# h  Q: F7 ]" }
  19.     }6 U3 G% E) i, x3 r4 F+ i' I
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);% Y: q; y; N# P
  21.     if(ret == -1)/ S5 T) t+ {. \# \& t, I+ d. Y- R6 y
  22.     {
    & |# r- d0 Q* }1 k) G# R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / ^( b' m& t, Y- |+ Q" R
  24.             return -1;
    7 X9 f$ F0 c/ ]$ Y
  25.     }
    ) Y, Y: N2 j9 t# x
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)) v/ X+ c0 O, l! |
  27.     {, t6 h: q3 s5 ]" D: u2 o- X
  28.             printf("Listen failed!\n");
    3 t+ m/ O/ @8 \
  29.             return -1;" t5 m# F4 [# B, w7 r
  30.     }/ ]0 v: j' F  v
  31.     return 0;
    9 s4 ~2 A! S$ L+ ?" b7 E6 J
  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);
    1 I2 X+ X3 ?4 W) A+ w/ A- g3 C' @
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    % B7 G5 \: B9 A% [- A: [# u
  3. {
    8 t8 d! V2 c! L, P# Z$ D$ n
  4. 。。。$ Q5 x8 ?* Y; Z+ z1 `
  5. while(1)7 i" N; Q, W! g% L
  6. {' @6 m( H- E& e& {
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);1 ]* Q% Q2 a" Q- g& d
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");1 ^! g; N( d, E/ c7 i
  9.     。。。. K8 b# b4 b  G- T6 G# a
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; h- ~' r4 j# N) @
  11. }
    0 m$ }8 a8 X% f9 _& V$ Q
  12. 。。。! Z  n' E/ q7 Q5 Z4 y; [
  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);
    1 ?+ R' n1 _  c' J
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;) E+ E6 y% A2 V! [8 g5 Y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;* }9 ~) x/ U( d+ P% F$ l
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;/ F- H% c7 [; E! Y( [( e# [- V
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ! q6 m% X8 ?! y# _
  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;$ ]$ p) R- g# b, R7 @! n6 \
  2. pthread_cond_t pct;
    8 e, O& e  j- H& p. W" Q) p
  3. int main(int argc, char* argv[])6 m, E1 \1 R+ ?; p- u' ?
  4. {
    $ I  |6 U# g- d6 g  v# J
  5. ...' k8 g( Y0 W1 }$ c# V+ x6 A$ Q
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);/ k( q8 k! K! q& d
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    1 S: t" _" w4 f; ~0 o, u
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);4 `: C0 p: I; m' G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    4 f/ \; D$ E9 Q' S: R3 D0 l+ O
  10. ...8 r0 J0 v8 @" |2 T1 q8 K
  11.     while(1)  q3 }; p; Z8 ?- r4 R. g
  12.     {
    6 t# O$ h: U3 C* N- H
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);0 n$ W6 D9 U. a+ ]& w' {
  14. ...' D0 C& `1 ~! c8 c* |9 F6 g
  15.     }5 K& g5 l! @. S( m9 i. b& p
  16. ...
    + w8 x) L4 h& P) {
  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;">( T3 \0 y/ G  B% p, Z8 Q
  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" \  o4 A: k" J( }5 f; p: w% I
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \$ n4 T. W: N4 S/ a4 L5 L( h
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \% l+ M$ h8 i" W
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    - H* [) x1 ~) Q2 A  l
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"1 F7 W( }* W& X/ ]0 A9 W0 a, m
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross". `: x1 ^( r9 n( B! X$ p. E: s
  7.     printf("preparing header\n");
    0 b$ m& L1 s" b6 F, }& w7 L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \! M2 F/ w0 g' e
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    , D8 [8 X( \/ b0 |7 A
  10.             STD_HEADER \2 |" _  f) M, i7 N# U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \/ {/ s6 n. |$ q. R: m6 M/ g! c
  12.             "\r\n" \' x# t: n6 f6 ^6 T4 D
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");; @7 Z( F1 \2 C
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ E8 t3 ^0 Q) h1 d" U& U
  15.     {
    3 }' q. ^: W0 ^5 Z' S2 G
  16.         free(frame);
    9 g; d7 L% Z+ [0 I  y
  17.         return;3 C9 w3 i, D7 A' S& c; i; {8 u
  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" \
    & N) N3 X' p8 p9 K
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    - i4 y5 ]. ]; l
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \8 G6 V1 o% V- C, ~1 u1 w) u9 S
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    - A! B5 @% G% ?
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ) [' \1 v) A  [7 g
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( P8 B, {; X$ C) i# n
  7.             break;
    6 }4 P( i/ M# \1 q8 e( I8 c: h
  8.         printf("sending frame\n");+ O% P: i8 j- x  I6 v: K
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    0 ^* A3 [, |  }7 B) H* i' B1 _
  10.             break;# v7 A; r& d) v0 I- V1 c
  11.         printf("sending boundary\n");
    $ y7 ~# d* Z6 s# M4 I0 N# j! n
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");" z% s8 q$ G5 _9 b
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ J8 Z$ t9 h8 w* N" p. X
  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。


& W& r9 Y* p& v! h1 d

2 c( E# U0 H+ w; S2 i' p& V4 I
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
5 a8 ^# |" \! J( g5 f
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    # L7 |! X7 ^' v
  2. {* w2 W& @: P0 B
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);# h. ^, v8 n) T  d
  4.     if(*socket_found == (~0))
    : Z% r+ [9 B! K. d! Y+ S
  5.     {# H+ h$ b; Y: m6 f
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");5 c" }1 ?7 @% P5 }! t0 |2 }
  7.         return -1;3 r+ V& i8 O! o9 q+ r6 h! A
  8.     }
    $ u4 _' ]" x0 t5 }
  9.     addr->sin_family = AF_INET;/ w5 I  o7 Z6 x0 d& K7 w
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & f9 ?5 r3 w7 H) j+ F. r) e" j6 z
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % L% F( v/ z  r' G- C  h
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " G& O' j7 O  u% c
  13.     return 0;9 X+ _, z; N" N$ D, t1 N2 ~
  14. }
复制代码

, @- A6 w5 f! K* W  {" i
' I/ t, c- x# H6 ?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:
' `7 i) i7 [! \  U% o; p  x( @
  g4 X' G' ]5 S1 [$ Q4 x
& A, O- U3 W2 k3 \; o) `
  1. while(fend > 0)- J9 w0 ]) y6 W6 s8 \# i0 a* M
  2. {
    0 x/ B3 j4 m* ~4 m2 R7 y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    / W4 `6 Q: C; s* O8 [
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);- M+ f5 W0 {9 f& \) j
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    % k$ A4 M, q: ]& Z$ i/ m% o0 O
  6. {
    & B/ o1 X; O) R6 _8 y8 c2 i
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    6 w% k- \5 w/ S& {
  8. picture.fin = 0;& S; E0 n) A/ e, Y0 E
  9. }
    # Y$ O/ B4 B* L6 `6 \8 V: W
  10. else, d7 N9 A) o  x. C) V1 t
  11. {
      E* p( C# b0 I1 B: h4 R9 Q
  12. picture.length = fend;
    ) }! N: \. t+ D% E
  13. picture.fin = 1;
    - i2 V1 O* R, R0 q: b
  14. }
      M( U0 f+ ~$ G; T
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);5 `; a! ], f% K7 a  u0 o% {/ s
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);5 a9 V8 |; \9 P. s0 j" ^8 o
  17. if(sendbytes == -1)# r6 J: d- O  B2 v/ o& Q  Z5 k" Z
  18. {
    5 W+ c% o& b+ z* N( ~7 U1 J
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! B$ t9 U/ U% }3 C$ T8 \4 t
  20. return -1;+ a7 a! ]3 F7 G7 f! x/ {3 H
  21. }
    8 o+ B6 ?9 U+ J/ J+ L2 v# n% B
  22. else
    & t' {* S3 D6 K9 C* C& n  _/ }! O7 r- j- Z
  23. {# D: f$ t* @- ?* i2 ~3 ^5 c# X/ m
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;' h. h6 q4 {+ t, `  Z
  25. }) c# _' o: q3 N+ P. _
  26. }
复制代码
3 L, {, ~$ X5 T
. X6 i, Z4 F4 R0 h


- d' @5 B* ?  w
! j5 X! v& T- k$ liMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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