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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
4 u7 K( H2 k2 b: T
, R% M7 O$ b3 S* V. R7 z


% ^5 p, V! C& l0 H4 _9 ?- 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
/ K2 b( [, D, ^1 i2 V; B; A+ o
+ _1 j% i& n% E$ 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。

0 Z% b2 X3 u* n' o

* _+ J/ w1 i# E2 ~2 ~4 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。

    & ?0 X# a- Z* T

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。

' A# G8 }! ?0 H9 h9 V4 e% I; Z, T
一、HTTP网页服务器) W8 i, \* I! C3 f0 T% U4 f( ?

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)
    4 _, O  [- P2 j. x" L- n" u+ ]
  2. {; F6 x% X' D+ l' F* A/ }
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    , H' }; n  ?7 z" Z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ' r* {( W" y! m2 _* ]% D1 O  P
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 V! `4 }0 c  e1 ^1 H, T
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    3 w* d6 R" O- O2 L( G
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' e# x; ~$ t! i- b& g! u7 J7 `
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);' ~9 Z& n+ r- Q) f3 i
  9.     int ret;
    9 h" b# c! O' W
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1): C) g$ U7 ~" `
  11.         {1 p4 t) E: n' b# l1 _, _5 h! h
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 c* s3 r8 n/ T1 W3 n: T3 |. \
  13.             return -1;- G; i: _; i( F9 U# K
  14.         }' ~, [! Z% |" z% S9 O: q
  15.     int on = 1;" l1 \" S. d0 d/ w  N* V
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . j1 T7 z) p7 w: t0 ]# c3 P# C
  17.     {4 ~6 K0 I- P- q% ?4 b( {0 p
  18.         printf("setsockopt error\n");
    & m- K1 C7 ?: s1 Z/ {6 s
  19.     }
    % [# U: A- C9 x& n4 V1 r# S! M- W6 x
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' |. I# t2 W# i3 D8 M. R
  21.     if(ret == -1)
    $ e# y5 ?. p8 q4 k
  22.     {2 u% M1 p7 G! V4 C7 r
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + U2 y# F5 c8 }( N6 d  A. ^& C1 ^
  24.             return -1;
    ' |3 O# \9 ^$ T7 }/ t( W# C; |+ X! _
  25.     }2 k3 [9 ^0 D+ ~3 I' |
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 ]( D& g; S0 a/ b
  27.     {7 B/ o7 k! O+ w+ v
  28.             printf("Listen failed!\n");) a9 G5 A6 C8 ^0 y) f; Q) R) A% `
  29.             return -1;2 v9 T- E8 {+ h4 D
  30.     }
    " x; X+ o: F( B4 d" e6 {8 _5 `
  31.     return 0;! f! h8 B" v0 d6 F' d
  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 u* }  R% |
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    2 O+ g* Q; M) X6 K, P9 i
  3. {
    1 B( Y% @& f4 @
  4. 。。。
    6 B5 p# R# H: O0 o2 s6 ?
  5. while(1)
    + ?. D9 S3 [2 m2 @$ y% m
  6. {* p# E2 s& P0 W6 Q
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    9 v  {+ O% j3 x8 C, ]- o4 d
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    , R1 _  Z2 V% [. H, t# [3 F- ?
  9.     。。。# `$ L3 f# E% G
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);0 r  F4 C- e) q: l0 j
  11. }
    # j' r, z9 I0 H$ r
  12. 。。。
    , r3 x* F- p! h1 k7 J6 G
  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);  m9 |) e) L3 C, W8 B
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;& R$ \. R* Y9 g0 q$ z1 X
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;( V4 a7 s$ o8 T- ]3 b: e* q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    " p* P- m, Y, b" R% t& |
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);# S2 H6 X9 r: }$ V
  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;
      W' X5 H" ?+ d4 V  W
  2. pthread_cond_t pct;
    : C. L1 [* f+ I2 D4 f4 S' a
  3. int main(int argc, char* argv[])
    0 e* K# S2 a6 x  |1 O8 _( k' g
  4. {
    2 O7 D& v$ |$ O: g
  5. ...$ a2 I  G6 Q- j: S/ ~
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ; F( \* `, M4 M9 d1 N1 X
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    / D- Z. |4 J: N8 w, ^
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    2 X6 U! G1 n& i0 B6 t/ l. G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);4 _2 L; i& |) f  u" z9 R% `
  10. ...6 I/ |! a  W- c$ Q
  11.     while(1)
    " I0 [0 r+ Z0 w
  12.     {
    1 @, T4 \$ m* n4 m
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);9 k) N8 u3 E* S
  14. .../ n" d( k9 o) B
  15.     }1 h  E! R1 w) }" p7 _. e3 x* [; b
  16. ...2 T# R* H* C  d# y4 X0 V/ z: E
  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;">
    & I1 w/ i; [$ z3 \2 R
  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" \
    " _; g9 ^, A# |$ ^
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \1 x% y8 o! E8 ]& D4 e  W( k3 Y5 T/ d
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: u0 L4 Y4 i  Y3 `+ A, M, B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) ?" p2 T0 c1 y$ m$ H+ d7 e. S  K% K0 [
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"& M/ K7 K$ j% Z$ X' G# V9 x
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    0 H, m) t6 B, [/ z3 \/ s
  7.     printf("preparing header\n");
    " T0 M7 B- X5 G
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \; z) f- k' r7 c& M# w
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    1 f: C  ?/ |" M/ p+ O& b  O
  10.             STD_HEADER \
    , ]8 G- s  N( _9 Z8 i" z
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , r) F7 g/ g7 }
  12.             "\r\n" \
    6 q) _3 e4 p- j  `- }- C6 z
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . k- w2 R. X0 M$ }0 j8 A- k6 V
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 j% a5 L* i7 F4 Y4 U+ I) Z
  15.     {; n' h& m$ P( d$ O; A1 n( @# d
  16.         free(frame);
      i. T3 O- z& p+ g1 H% ?
  17.         return;% f7 F2 q5 Q) F" `9 a( P. C9 \# f8 S
  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" \
      l; f! u9 O/ j, X2 ?# |4 ?* D# S
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    7 V9 R6 F! E# O# x( I8 ]
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    1 w6 G+ W6 h( a* ?5 ~
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    % Y# M" A* g4 c+ q1 r1 d: ]8 m- ~& n. ^
  5.         printf("sending intemdiate header\n");; o2 L  E: v0 F. C' r  b. F
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . l8 t/ t  s* \1 c; o' I- U
  7.             break;
    9 h5 P% j2 }% C6 a, h* Y
  8.         printf("sending frame\n");( w2 g) o6 }. j% j
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    " B4 {; ^* x" T" y$ y
  10.             break;
      ?7 I7 h' ~- i0 o* x2 V+ @
  11.         printf("sending boundary\n");7 r6 L# Q0 w/ S- I& A; h& e7 X0 B
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - X+ T  F, Z& f
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - h2 G  g5 G  u7 n' T
  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。

, e) r& v+ C/ {3 A! k; D; ^

; o; r8 u7 y" W9 z- m, n
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
# s3 m' {$ c+ i
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    2 b/ G) `4 t! S
  2. {
    5 j3 D- q# s1 u& n9 o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);, R* ~& \8 q4 q! `! Z2 u. @* S
  4.     if(*socket_found == (~0))
    # E" D* F6 N4 {$ u4 _
  5.     {5 y) o% L# y& Z2 @# |
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: s: Y" I5 u3 C7 h! i/ S0 {
  7.         return -1;  |) [! R9 p0 K; O" L% i
  8.     }; n  C& g" T7 F" T2 s3 P
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + g4 f# b) f9 l8 i
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " L# s' z2 m  S+ [: p! {! x$ U; z
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    * s/ ]8 }2 H0 n: f
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);3 V' C# }2 U3 D! `. L2 l9 ]! V; Q: T
  13.     return 0;) L2 e8 p% J: k! f! n
  14. }
复制代码
' a  K4 k& R8 ^% L
- n% y9 Z4 q$ V7 y
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:, v9 n6 P! Q/ e  K+ M' Y5 y

. D/ C4 N3 b( Z3 R
  K- A9 ~6 H! L7 R3 v0 {/ ]
  1. while(fend > 0)) u6 l7 Y* ^+ u: v, \
  2. {) v, b+ v  _6 x/ i4 W; C
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));/ M4 X  I1 e+ d# k
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);/ o( `( y9 n( Y9 ~
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    6 V  [: \' v7 f5 a- C& ^; J% M
  6. {
    $ u3 M$ D7 n  J5 v! W0 x
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    5 p$ O4 `3 P/ X8 A5 w
  8. picture.fin = 0;
    # W7 A6 `2 Y7 c: _! z
  9. }& r, v  Z; L8 j. k1 p" h
  10. else& }7 X; B# V& d+ H
  11. {9 }  e! ~4 W' h) L9 o1 E% z* t1 ^& i
  12. picture.length = fend;' J( r" [* X& c7 p4 h+ p) a" d4 J
  13. picture.fin = 1;
    0 i2 i1 p/ _/ W5 z6 J( c. l+ C
  14. }7 R8 j8 T" i1 L1 s6 R
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 D8 W$ s( ^' ]# d+ ?9 P7 Y
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);' M. [$ P! K& q8 y  k! ?6 i) v
  17. if(sendbytes == -1)) y+ w0 d8 R1 [  _; i
  18. {5 k& e# R$ k; O$ `# h
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");7 h* p* o8 h0 X! b9 ]0 d0 v2 ^
  20. return -1;3 Z9 A7 |" w0 Z( ?
  21. }  c6 \8 K: M0 T6 }
  22. else; `+ H( a: p" E
  23. {% W" u3 E6 h6 a7 Z  U& W' R& g# l
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;0 ?4 k9 V& Y9 f: A' e  u
  25. }
    $ i- _; W% g( L8 W* ?  G
  26. }
复制代码

3 _5 Q6 O( S$ g+ ~, v1 ~. H0 y
6 w2 Z  q, ]+ M" O

& O, e8 m3 e$ W8 a( a  S
7 z7 G% b5 V! J, u( ^9 N7 l6 d  P
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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