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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 0 F, a* B  U7 n& v0 _# \

: J3 M( o; Z% T- \3 F# H


5 Y+ C' ^6 X( F* L# N/ T7 B3 {& H

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) {& W9 _7 C

5 o* h6 x- [9 o7 `/ p

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。


9 B4 K6 T# O5 P7 O" r


7 w7 O7 o6 D4 M. Q4 [& w7 G

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。


    5 Y4 ^+ Y. r* }, k

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。


* c; J9 c( p, K' @5 r% d3 T+ t一、HTTP网页服务器* Y. `: l+ I2 c% v1 |3 U5 c

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)9 ?7 p* n4 o) t  @5 Y
  2. {
    5 |- x0 [* {+ c3 S
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    & `% k( w% b1 f8 ^
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    7 `8 q' \' L( R. V$ F
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));4 K. ^6 m4 h' p& j6 G+ B
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    & `7 k0 k# e# l9 e( p- @5 C0 J/ B+ b: f
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 s: d& d3 ?! H6 T
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);& k# V8 \3 s- s, n
  9.     int ret;' T8 ?1 w/ z6 O7 x9 f
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 M1 I# `& D9 D
  11.         {( [8 p/ D& X% L$ r* g6 V: `& _
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : H) k1 W4 ?  @
  13.             return -1;
    5 ?- h$ R& @$ n) L6 ^6 E% r
  14.         }
    5 s2 I+ b; N3 w% E; _, u
  15.     int on = 1;! M6 U% v5 [6 W
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; s4 i0 g2 i$ v5 b8 f/ p# Q
  17.     {
    - f3 g$ G/ p3 P9 {5 H
  18.         printf("setsockopt error\n");3 H$ {4 X5 G" z  b8 d$ v
  19.     }
    ' d( m0 u* e; g
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      \" j5 F7 `( V4 q) }/ s% H. z
  21.     if(ret == -1)9 z# H1 s, K% D3 `6 m
  22.     {
    4 t7 z' O" C* Y( ?: o9 t2 g
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # o% C( h- Y% ^; X" Z; Z' }
  24.             return -1;' Z  H: z3 W0 _" v4 A" ?4 u
  25.     }
    & a2 N( G3 L2 D% ?# G2 Y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . ^7 h1 t4 `3 Q" k6 M' h" e
  27.     {) j% L+ B6 D& g  p+ G4 N
  28.             printf("Listen failed!\n");
    . Y, J) ~8 d% I- g$ M
  29.             return -1;" [* v  t* h. ^; L# E& {
  30.     }
    * q" p7 @9 Y7 ]
  31.     return 0;
    6 k+ @  g( ]2 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);: O0 ^4 V, B: u! G6 z
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)3 L  J! l- G: W6 M  j2 o% T
  3. {; k( L3 l. ~/ W: G) L8 {
  4. 。。。
    " D7 [- A' K/ \( v  y0 p" q
  5. while(1)2 `2 @$ \% E4 [/ L1 y
  6. {! k  Q, W+ x* ~3 t) ~; b
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);5 a+ y& ~' j$ T
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");; t7 W6 z8 u% N, f- E0 Y: ]
  9.     。。。
    3 f# R+ M( W0 f
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);+ R6 _% W: G: c2 [. {, u  @8 i
  11. }
    5 u! v& V' L: t& I' V& ~  `( O8 Y
  12. 。。。
    5 k+ ^) }% g+ g7 z# }2 s" u3 H  Z, B
  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);, X, p) I8 e. V: P
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ( e0 d. G& ^5 k# W  w9 Z8 D
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;0 o% w' J4 F0 S; c
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;8 f$ f7 d/ {0 N/ a- ^+ N& C$ d
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);, K  i1 n( H0 K8 ^
  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 @) s  E( c3 ?6 J$ X$ S
  2. pthread_cond_t pct;" N% ~' w, Y& x3 N
  3. int main(int argc, char* argv[])4 R8 A" C  N  _7 H% T
  4. {) u1 B' q" i% z. I
  5. ...
    4 P& {2 y, D+ {7 n& o1 k: N, u% o
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);) m5 B4 x- W' G/ g% x- P5 r# E
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    6 s. F$ o$ {! O( |
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);8 v, J& e5 |7 Q& Q# ^
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
      e2 w2 w- p6 N* T
  10. ...
    & r# P9 u1 {+ L7 i$ a+ X  ~' Q
  11.     while(1): a0 m" K1 `+ b: V7 ^$ t
  12.     {
    , b$ g( f' t$ Z6 }. e6 d; x
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);) `6 J# i6 A$ o. g4 v
  14. ...
    0 R2 D( g  L/ ?3 h) Z2 O
  15.     }
    ) F  C/ d1 r2 G5 w
  16. ...
    5 o$ D4 _2 v' Q, |& 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;">
    + R5 O4 h0 ]8 ^. X: |& @9 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" \
    ' ~, W6 a2 e0 E* \, r0 z/ w
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \7 o3 n6 L7 [5 I( n7 |, O
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    4 L, N% Q9 R  B: {+ y  V0 @
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    # b& }: H9 y0 [4 r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  V; F/ H4 \" [8 m9 s+ Q
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    . v" J/ a7 K- w$ C
  7.     printf("preparing header\n");0 v( s" `. I3 l& p7 Q
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    . ]1 [) z' ?2 I: S
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \0 K$ ^! t2 V' x6 V
  10.             STD_HEADER \
    4 w( B/ q! Q9 k4 e
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ) ], ]8 [/ v+ }
  12.             "\r\n" \
    5 ]% r" V) P. r# L6 d
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 X% ]( Q; v2 P6 f. G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ t0 L7 H5 y! W
  15.     {  q# z2 B+ ^( j* r8 g: T# Z
  16.         free(frame);
    ' ^& a) _# ?' l: U) |
  17.         return;
    9 @5 A* {) P4 n; o  _4 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" \" P. ~6 H0 B) b6 _$ v
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    7 E: u- T) o' A' E  W
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \4 O# w5 w% }: o, N/ [& O% Y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    * |* |( p3 ], I' o5 o1 |. I. U
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    * E# ~7 l5 Z, X$ J2 @& Y5 ~
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0), ]5 Z" j% w9 t* n3 z! {- {
  7.             break;. C; w, L! \7 L+ w: V1 l( L/ y
  8.         printf("sending frame\n");
    ) j; h" ~7 ~: O9 q& o1 u7 Z0 O/ i1 _
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)4 Q8 Z" d2 R% V. s5 \/ Z
  10.             break;
    " c; t( ~0 `0 ?& j: m) e' y
  11.         printf("sending boundary\n");
    & K9 x7 V; P( ^, I( A4 s: r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");- q( M1 D) R5 o+ f7 R- g( w% _9 p
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % o$ K# f6 o! L2 n
  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。

, ?3 `# z0 f* m0 f

; ]7 O! f8 N! f+ ?1 B# A  g
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
1 d9 T; t; M1 M: d4 m
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)" e  P" t; y' J8 c5 J* S  T1 Y
  2. {, ]5 r& L+ K# C/ v
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    / ~6 j+ `) Y( e( h( v* {0 E. h
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . J5 `5 _) V4 [2 `" M. [9 R
  5.     {! Q3 E  J% v$ y! ^8 K- d4 r5 ^
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ; W# L" u/ m- y! }, _& n+ P
  7.         return -1;
    ; Z2 D% ~2 J5 B/ Z
  8.     }
    : D5 N1 Z& m5 W- E% I9 s, {4 i9 j
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ( V* X/ P1 t. k
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);3 F; C4 y: ?, F7 a5 R
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) @9 S+ I- C; {. N
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 Z# Q1 `$ M, A, F* A; b* g6 X; Z
  13.     return 0;) N% ~$ u8 i0 t! U& H' l
  14. }
复制代码

4 F8 E4 i/ [/ T( x
6 S) E) u5 s$ C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:
% W4 m& R' C0 w: R' V2 Y4 {, N. I: H% E" ?5 ^( Y
3 q5 x* e+ B2 F& |+ F
  1. while(fend > 0)
    3 o& k2 t3 \$ j1 r& |8 e, a
  2. {+ L0 F- ^3 y) F5 l2 E8 y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));/ n9 |& d7 G" V- @  f" {
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    2 b* @' O4 w. A1 i( W4 B
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 p4 A' A; ?6 |, ~; T& [
  6. {
    4 T! f- f( X4 P# z% x& Y1 W
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    2 ?  x  Z7 l2 h
  8. picture.fin = 0;
    % Q$ F  K8 ^# k; ]
  9. }+ z2 ]0 ?. g( L# k
  10. else' B( D3 E, _7 b6 M
  11. {
    4 ]$ I0 P* z/ w2 ^# t  V% b1 \
  12. picture.length = fend;# o' k4 J1 w4 O+ e( q+ ?* }
  13. picture.fin = 1;5 y/ Q4 ^$ f0 `7 ~, W
  14. }( C0 O4 I% @; E) Y; Q. Y7 p* J
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);* T0 h5 U2 T; e5 j( }3 M. _1 o
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 A$ R2 S) l7 C9 m; w0 t0 [
  17. if(sendbytes == -1)
    / n6 M' q2 g/ S6 r
  18. {
    & G" S$ O% c7 s" \
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : o. v7 |# x7 J' S! {4 z2 B
  20. return -1;0 U( F/ F% b' k; @# ^
  21. }. t3 E% G! P' }; S
  22. else9 N- p) Z4 X$ V% P; c* d2 @
  23. {
    & k. Z, b; `( T# t5 ^; u2 H
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! U0 E0 P. X0 A( |' X. }
  25. }+ l9 d  }* y) W5 m' D* A
  26. }
复制代码

( l/ ^6 H( Q3 O1 Y0 a  [7 G& U0 P* _2 A0 l( b% Y5 M


: m' [* Z3 y- p7 X5 A7 {6 I! ]& A/ l3 K3 g
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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