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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 9 A; ]0 @5 B) G% j0 H* i% U# z
; l9 }+ @  f. t$ x; l( J


2 }4 n* i! W2 J  C* S1 V" |

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
1 T$ i3 M+ d4 y+ t8 V
  Y# ?( @3 x. h6 T

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 j* B# B# R* ], t: F! @. [/ \

# i4 P: u' U7 b2 J3 _

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。

    + Q1 ~1 d* m8 b7 D! |& `$ x

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。


- f) {2 |, S. P  W+ S. [  E一、HTTP网页服务器2 o8 E! l# o( ]* `. L  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): E( R( V+ b3 x( y3 ~% Q6 Q1 u
  2. {
    1 @; R) t" N0 n( w( `2 Z
  3.     struct sockaddr_in servaddr;5 F/ u1 `& x7 |. h
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    / F# B7 r1 b4 I
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));# u4 i5 S/ y& {2 k8 I/ l2 D
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    % l. j% t  n0 K. e3 f
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);: `2 x- G1 L5 k2 {0 V
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);  ~1 d- h' Z" c+ |3 ^% Z4 g  a
  9.     int ret;- G: _+ `5 \- A
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( t3 h( h2 k, |
  11.         {) k7 x) R8 N# |
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' A' E6 j( d. @; b
  13.             return -1;( \0 S/ Q5 O$ g; y1 M
  14.         }
    / k' s. E, k( A
  15.     int on = 1;- G1 O! u3 T5 o8 x9 s: {9 N, C
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( |# @, n, a) L' J4 X
  17.     {
    * h' @' d$ e* e8 t  g1 m
  18.         printf("setsockopt error\n");2 `- V7 L# N& w% d& z+ q
  19.     }
    7 v" q# {2 H8 A( W  a7 F
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);. @" z& m5 L6 K1 u/ X! ~9 J6 L) d: L
  21.     if(ret == -1), v7 q- o4 ^/ ^1 M0 U
  22.     {
    % O% `: J2 s! a. M) A$ h( b
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");2 `6 K+ v! H( S8 h; `1 W. U
  24.             return -1;* i5 I- ~5 @6 Z$ \0 o
  25.     }
    * j+ p. z' P$ F3 ~2 s- V
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : J7 y7 T! s2 U/ c% Y% [! G, F6 T" s8 [0 |
  27.     {! o7 h8 g- s7 B* a
  28.             printf("Listen failed!\n");
    / i* e( ^, x7 W: m4 D$ f) P
  29.             return -1;1 a1 t7 Q) I& P( p1 C( v6 H
  30.     }
    2 r- `. i# r% ^! }
  31.     return 0;
    ) G7 w# e' m4 c5 o1 r$ c
  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);
    # F8 W7 l6 I& b0 e* J1 Y5 a
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)0 r: L5 P% i8 O2 n* r- U! e9 F
  3. {
    9 n) f( l5 O: F
  4. 。。。
    0 e. Y/ y# V, [) k5 x1 D" d0 N
  5. while(1)
    ' e5 B# r5 y/ r
  6. {
    5 {% Q9 D- j4 c; I. a" U
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);8 }2 v8 q  R; }0 o& x' Y5 q
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    8 S3 i1 l; p: _; M3 o
  9.     。。。4 X, G' ^1 L$ X8 w
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / s5 K& W  O0 q/ m# F
  11. }
    3 d" R5 k# w% Q$ I3 p- \$ j
  12. 。。。5 Z  e$ }5 e  d
  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);
    * @7 V! H' V. S+ n
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ' e! U: q: o* i0 J
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;+ _& g# M  i; i' f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    # c( k: Q9 w( D, U5 E! u7 _
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ' v0 g$ {: W% Z/ x4 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;
    & \0 _2 D& i6 }3 \; j
  2. pthread_cond_t pct;& K$ u( L4 |  }+ [) }3 t
  3. int main(int argc, char* argv[])
    - K% _' c3 D' c$ f2 t& T
  4. {
    7 V5 a2 W" v. r
  5. .../ ]9 ?4 E  Q- L% I8 u( m4 V& S" ^
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    $ H5 H  B% P# Q4 Q9 s0 j2 T/ T( H9 O
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    . n9 f. O6 x& K1 A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % k; j6 x3 i7 h7 P& q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);( g+ k% ]0 B7 ^& ~! o3 ~# f0 S6 X
  10. ...
    $ x) B+ n. K, c+ b8 f4 O- M6 J
  11.     while(1), u+ \) e( ^) u# I6 K9 f8 \
  12.     {; |4 r( u4 E6 X8 {- H5 @7 H6 p
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);+ w& U( V+ v: e2 l3 F  C
  14. ...
    4 {- F1 c. i/ \% \: ?$ ?+ f
  15.     }
    8 R  A' Z" [2 k+ A6 }4 u$ _  X( G
  16. ...
    3 I$ m2 ~: C. 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;">! i! x( a1 @$ ]. W, D
  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" \( H/ ]: _2 q9 i0 k
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \- W/ ]/ B3 Q1 @3 I) _$ ?
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \% C+ [! Q1 U- A; E% v# H
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) ?$ l) w! }% q- s1 T" G. n
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"" [) r/ t) A" ~7 Q
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    1 d" X( U6 R9 B- Q
  7.     printf("preparing header\n");% R8 G* I. [- F# E
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \5 a' F1 F  h9 X4 v) y3 w/ m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - b7 \4 A' ^/ X+ ~8 Y* U' h
  10.             STD_HEADER \
    7 d% c9 `  ^" w% E3 g( Q
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \1 E, c1 I' n6 b. k1 i, }
  12.             "\r\n" \# f9 [3 l$ o8 G/ i
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");' c0 e- u! y; R" X- q$ n
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): t& y" ~6 \( ]4 E$ S! z9 b! U
  15.     {
    3 I+ D+ D. s8 C7 k9 k% H- Z7 S
  16.         free(frame);
    5 \7 M) {$ @! \7 g4 {: n, }% l( _8 F+ k
  17.         return;
    " G' W% }7 n) n' P. h3 n7 D
  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" \" x0 f! Y+ L6 s- H
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    3 v8 D& y% C  K4 i  Q0 n& d2 Y( r* M
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \  P2 X4 J/ X/ ]* d8 [  ~" B
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);$ Z& T1 r% W' `7 w" }
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    % ?2 J; o& A+ |! g! U1 x( e1 J/ B
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 B, X3 J% d' ?( ]8 `* k0 z
  7.             break;9 o% X4 k* ^) _; {
  8.         printf("sending frame\n");8 Z( ^1 ~. O$ ^, v% K( Y) }
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)1 B. \  V, M- @4 z  P
  10.             break;) B0 ?* T8 W% G) O! ^& X
  11.         printf("sending boundary\n");
    - e- C& d- b& R: Q2 W% K
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 m) [9 I) c: y2 Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ {9 L5 p+ k: _, 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。


0 ]. G' Q6 i% p) k: @5 G* Q

3 p2 P) ^: S( V( N& F( v) D
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:1 e$ q& M% @  ?; {0 B
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    6 V  G( B7 h5 B: j
  2. {1 @" R! O  @  [' i* p6 _3 h
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    . v9 M, g" t+ Q! m9 M
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ' u" p7 K. k6 D8 T
  5.     {+ k7 O9 C; I% S) w6 C
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");7 j. Z, B( z& a* I
  7.         return -1;# T8 ?) z! Y7 Y
  8.     }
    % e' e, P- E- v6 r6 k2 q+ ^
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ! W) ~1 x  t, I6 x
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , `; p0 V# W$ W9 a0 d
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    : }+ c7 L% z0 {. G
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ u$ i/ ?. J( x1 @
  13.     return 0;, J7 _5 r! C  j  l% w# R1 N( s
  14. }
复制代码

6 H# p, S  {* O! h3 m% n! ]7 d7 G& o; K: l
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:5 B/ p* e* f9 `  |- f, C

% l1 g, A/ u4 W3 c
0 O% K, |' Z/ m1 y
  1. while(fend > 0)
    * G+ r& J# s4 [2 ]. n6 N$ J
  2. {
    ) ]9 M$ F9 e! j
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    + |7 L/ R6 N2 g+ q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    6 x. A+ ~1 _& s; T3 S' [# S0 q
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN), K, v2 h' {, T3 ?2 {) J- T
  6. {
    * e0 o' h  H: _5 u, B
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;8 G3 F+ S6 R/ F: X* V& N
  8. picture.fin = 0;# X+ r% d6 o( p7 k$ L; i1 D
  9. }
    * ^* h  ^  c4 L* ]
  10. else
    ) M7 \3 g. n1 L
  11. {3 T% t' t) X6 E9 u2 M9 o/ u, v7 c
  12. picture.length = fend;
    ) s8 a! u6 r- U3 q1 S7 E
  13. picture.fin = 1;
      c" I3 m* w, D  N% d- o# [
  14. }. n% r6 g! E% F" a6 [
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " ~! `" W  X! x  @" V! w
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);1 C; Y  y9 r9 d
  17. if(sendbytes == -1)
    " c# P* S! ?/ E7 ?3 f) P' A
  18. {
    , @7 o& D" M; J3 u/ y6 S
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");% J& H8 F/ s- X: K2 V0 M) u9 E% z% G) s
  20. return -1;
    5 o  _4 V# J1 }$ \' t
  21. }; ~8 T8 u* k$ K- G+ ]# ?
  22. else6 U; l' D, |6 Z- A
  23. {
    ! Z) A! ~) K. s6 y
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 c* Z' }7 O. R. x; o/ E3 E
  25. }( u, i* M- ]% V: p$ |+ i% z
  26. }
复制代码

- ~, s+ k& f3 H2 T* Q3 H
6 |1 x7 ^8 Q% z5 n  `

' W" C' k4 k* |
$ h0 x& N2 [- s: z6 g( x7 b
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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