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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 1 o: ]( C( I# t+ b

8 ]( `% i6 e( M+ ?' M


+ W  W. w) N" K* L2 i

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
+ S* y+ L4 I. }7 y) V1 p  Z* R! e- N5 U* T% ~& r. S

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。


. t8 H; N9 [% `% R3 p


0 B; [1 ~0 b6 F

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。


    8 ^2 H% u: b( [$ |

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 R- [  u5 Y  c2 e
一、HTTP网页服务器
7 v/ Z4 R1 t$ ~: E- ^, c% X& A  p6 D

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)
    $ y* C2 Y' L! j4 N
  2. {
    / O! I! C- ?, ]2 s8 x8 N
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
      e5 u* m$ Y; o% e7 \0 G9 i
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);1 @; W! I; m$ k; ]! c& F
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    / C) \8 p4 U" h6 Y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% @$ v! K+ o  _" |$ ?) n& o# Y
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);3 e4 l" ~; r4 h6 d
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);) V2 z) z) H& ^5 A% e3 Y
  9.     int ret;
    0 c1 z! o. n7 J1 U
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( A+ B/ W( u0 z0 d
  11.         {; Z2 |" f" m# g- S
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - E' `. N9 k0 c" m; t$ y
  13.             return -1;
    % _' D5 ?! t: B: [* T$ G* P
  14.         }* V- ^- j5 @. T* s, x
  15.     int on = 1;
    & L& U, p% _5 A# |
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      q$ D/ ^& q3 P. M
  17.     {: m- \, a( H7 _4 D( i' S
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ) r& _! N% J: M
  19.     }( \7 t# y. R- [. d4 C; c
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 O. z6 L& e5 }6 @- f4 V
  21.     if(ret == -1)7 h) u0 s8 C+ O& r  |
  22.     {" ], w+ @1 e6 G+ k$ h+ G+ L
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 W  e2 p1 `/ ~! Z; u5 N
  24.             return -1;5 y$ S# e1 s! V/ C/ [
  25.     }
    . E2 ~; e: L# i2 _/ K% J
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! r! G' K: ~& }
  27.     {! o, U+ G7 D1 R4 E
  28.             printf("Listen failed!\n");: A+ }) B* L- h1 \* Z: T
  29.             return -1;' e) G6 s3 v% H' u# g7 A! R
  30.     }: K9 I/ y: m2 a; Z, ~' C
  31.     return 0;1 f$ H' k) B1 K2 M
  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);
    4 M/ @- T& V$ R  _! E) q) w
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ) p+ [; h% G! l4 f$ q  F
  3. {$ {& f- t4 i# }( m
  4. 。。。
    4 B7 V4 W# T' B3 a) |# F
  5. while(1)
    " a* s% V; F3 }5 M" s4 ~5 O2 a
  6. {6 @3 U' \* _0 R$ b9 F6 t
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);8 `6 [% {6 }/ E7 R8 y! z
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    2 W3 H' X7 |" a2 q1 z3 U
  9.     。。。$ n+ s* L7 r- ]7 j+ J( e! q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);4 H: o/ L  T/ B$ G5 Y- m
  11. }% N/ z$ a6 J5 Y! B
  12. 。。。
    " z$ ^. T. J1 z  V- f0 C
  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);+ h" b* t" S- h
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;7 i% [* \  {! ~0 T7 H" _/ w
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    , [* p% G3 V. l: u$ h' `5 J, t  E6 {
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;+ E( h+ r& t( m$ Y" _7 i9 Q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    1 _6 o( O0 m( n3 r8 h+ |- i
  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;8 K' I  m) J, T3 g+ x
  2. pthread_cond_t pct;+ t( H/ [% F* A
  3. int main(int argc, char* argv[])6 }& W( g2 O1 s
  4. {
      r: a7 O; P$ c7 m' K3 h
  5. ...
    6 X+ L+ e( e, E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    3 P, ?6 L; [) Q
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    # _. v& _# X9 X) L) L) N
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ' g, B- Y% k# Q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: y; N( g8 `' H& f, y; c- s8 \
  10. ...
    3 ]$ u$ @% e! x! ~& z; m
  11.     while(1)4 E/ |. ^6 w8 t. s$ V1 \9 T
  12.     {
    0 c5 `; h/ X1 P. n2 k) q, {
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);$ }% I9 l8 {4 p7 L2 B7 c
  14. ...7 o5 O% h' A) @4 g
  15.     }
    8 o, D9 k( z$ _! M1 j+ ]
  16. ...  S5 t1 ^( ~' M$ _/ L5 T5 A# W
  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;">  h3 b( j3 E/ ~* G; v4 E$ _8 [
  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" \
    * Q1 Z9 v" |+ @% c* X
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    9 q5 ^& E0 ?) E' |* B; D
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ ?+ k+ m4 E* f! }
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    + Q6 h6 q# l, z6 j- J
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    6 l7 j+ B# C4 d- S# {0 @
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    + v7 d& d/ V3 H  ^0 X# t* N: [  p
  7.     printf("preparing header\n");
    * Z$ |" ~; T; ]: @) ^
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    : r0 P& ]( s; H2 o. Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    8 N. k' [/ _: d# e
  10.             STD_HEADER \
    * [( Y" u1 g& |
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \0 k7 H7 g* r- F
  12.             "\r\n" \& z- A* h4 v# q. y: ~
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");4 ~* }7 _) a' i4 o; x1 o
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- Y  S3 W; M. c
  15.     {
    & L* R2 i: n  E8 A" S. G8 o$ C/ B
  16.         free(frame);* h" V% }6 u2 E- p+ T+ o
  17.         return;  K) A) F5 E6 L* z$ [
  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" \; ^+ F0 ~; V' ]. J6 v/ l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \2 f3 v$ C- @* ~7 b+ T
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \) \) d: j9 g$ r! d- k  x- s; @
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);) S% N" M/ |8 b8 J6 d, J9 B; p
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    / s& V6 B6 z! z& x6 t7 z1 O% k
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 N! j/ _$ e% e* @1 A* Y
  7.             break;, x, r7 J5 K7 I) C& f
  8.         printf("sending frame\n");
    5 Y$ u( }! t* V  W8 X+ U  r1 Q+ z
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    # Q2 a$ N. }; D0 v0 d) p( `* }5 ^
  10.             break;0 l% K2 }, k, l% S
  11.         printf("sending boundary\n");- k8 o; J4 t& ?7 W. C
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! s" h  ~3 l0 i) U$ T
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). Y2 B% b; v8 V+ [# i
  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。


7 K0 g5 p) v+ b" N" P


5 t8 L! S$ u9 u# l* v二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
8 _& o% q" v# C# T$ |' L9 z- [
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)3 o# e+ N  ]8 p! W
  2. {
    # l- I  h  N% c  ~& q7 i
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( q: B4 |0 z* ?7 t/ G
  4.     if(*socket_found == (~0))$ ?' U& W& K  d2 B
  5.     {
    5 Y. o. Y7 J1 k: O
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");! K5 V& V5 `( U; o
  7.         return -1;
    % i& B8 J& G! x5 i) q
  8.     }6 ^4 p* [9 B0 A, S' X1 u2 U! h  e1 [
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    3 z1 @( v# r; ?4 w) `
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + b/ B  d6 j! v) L
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 u; Z" w$ F3 V, E
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);) @- h: L' D: M% Q0 Q, M
  13.     return 0;
    / m1 a( ?, A$ H
  14. }
复制代码
4 C5 m, R' L. h& y
  H8 R/ h% l* _6 f. a* @" x7 ?9 _) J! m
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:. [2 T& n$ m# ^0 c4 s: J
9 r0 V% U7 l8 M/ W. P/ |

# h$ j2 E; \' r1 S$ T# ?: g
  1. while(fend > 0)+ o+ C; ]/ O& U& K' C, X
  2. {
    + @" ?" J/ d$ _" \) J
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));* U6 I; j0 x" V& p
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);4 `: J4 J; k0 b% q
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)+ b/ i  x% @! ]: l- E% j4 g
  6. {
    # X/ `: x" U1 w5 j1 e
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    0 ]1 o5 s7 B/ s# T1 y
  8. picture.fin = 0;
    * ?8 n. ~: t/ b0 e2 M9 o1 p: z
  9. }$ l0 K+ _( s2 |& O6 i2 X% h9 J
  10. else0 P6 N% G4 @2 ?6 b' Y
  11. {3 L7 L- m9 V( r# I& _
  12. picture.length = fend;
    ' G. }* i3 M* U. s7 E9 ^0 p+ C& z
  13. picture.fin = 1;/ H7 l6 d% b" u  c
  14. }4 q4 b9 v2 U* y8 J
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      t  X" E' Z+ a9 Q# `! z& H/ G
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);) y3 u3 h8 V3 O0 |; z5 e. n  H
  17. if(sendbytes == -1)7 J" _, k8 Q4 a6 ?
  18. {9 F2 H3 w8 c8 J3 H
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 l$ ^! p% G3 g5 c4 G) d% ]
  20. return -1;" t- x0 i" O" e  Y3 P
  21. }! a8 o' C9 c- [5 Y+ X
  22. else. x. L7 N0 b( E! E( D
  23. {7 ^6 W% L4 t3 D# F0 _8 {9 Z4 ~
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;3 B: C  u4 e9 b7 t) S' ?/ z* ?
  25. }' `7 `  s6 S0 w, R: N) \9 r! {
  26. }
复制代码

8 U5 s! X1 d3 q$ @$ N0 A% @: O4 O# H1 K2 X  f9 G: B  D+ n


6 G5 h2 m" }  A. V+ L! _! D5 q0 ?9 K+ j* b$ x$ \7 K
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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