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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 , `- ^& ^$ h+ j- O; i1 X2 |
0 v" B; H6 k. }' N# ?/ |


2 i5 |/ z3 c  M

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.html3 v1 ~& Q' U. e# T# P
. C- c6 e/ k) B1 U% f

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。

" i& O8 ^/ r( u8 g8 f/ m, N; o

: a$ b0 u3 d4 m! c/ B7 d8 T

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 o! i( {  s# _5 I( A

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。


6 ]1 a/ Y6 g4 L! G0 }1 t, N5 S; v一、HTTP网页服务器
$ x: N7 d( ^" v# f: s' s5 ^, `

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 L7 d1 ]0 H  w( k% X+ T: Y! n+ P
  2. {/ T+ E- N% W, j6 N
  3.     struct sockaddr_in servaddr;7 |- a* @& r3 i# D
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);' a! l3 k4 w$ _1 a, t
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));" Q$ A. |4 k. \+ O
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;! I6 J. K7 b" N7 L6 ]
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);! ~1 p1 [5 D, [* T
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ) f# M: E& L& q$ @, c; t
  9.     int ret;
    8 g8 p, k& `5 I6 E% ^0 t
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 Y. b) j5 j2 |: ?; K
  11.         {
    ! Q8 N& W, p$ P' T( y9 x
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);& x3 F" ~. V  Z$ u
  13.             return -1;: J7 u# W3 q- ^4 \( z7 s, Z# p
  14.         }" ?% W% n) x$ H
  15.     int on = 1;, p; |1 ^6 G( N# \
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)2 b2 a! F" b- v; ~/ [% \6 F9 e
  17.     {; l8 T6 K9 J. ~' l4 Z+ N
  18.         printf("setsockopt error\n");- R  I6 U! d+ c
  19.     }( k% `0 j  x" d5 x
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);. Y0 L- y( P2 r- i
  21.     if(ret == -1)
    ' c& E& B. W0 o% K" H
  22.     {
    , I7 a! F) N, Y- [4 `" q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! q6 n5 s2 F! Q$ v' N$ [  |
  24.             return -1;3 b  v( G# J9 K
  25.     }' m% X2 D7 q; d5 x9 p1 R
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * g" M: t+ \. ]
  27.     {
      W- X9 h4 g9 g
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ! Q2 D- M6 J! A
  29.             return -1;
    % M% R, ^& |$ R0 d
  30.     }
    : [! C( r6 k9 X8 U. m' z: R
  31.     return 0;% \: e" I% j2 T, r# G
  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);5 T# g) x- Y1 o4 F& L9 \# d/ I
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 O0 y& [, X! s$ v
  3. {
    . S+ T$ {) V# q5 b
  4. 。。。
    ! C% u/ u, [* u2 _1 H" W( }
  5. while(1)  W# Q  e, X. z) f8 R. C) m7 c
  6. {
    : P# Q1 P, z& y! @$ {9 T& P! _
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);; P4 i9 i/ B# a" s
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");' I/ g4 q3 x6 z2 k* ?
  9.     。。。9 V$ w, Q. g7 h" m8 M4 z9 o: q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);5 X/ `+ e& Z$ q! o* ^8 F$ e
  11. }0 V' ?. w4 l) y( f% Y% z7 K; @
  12. 。。。
    ' U9 E3 F: k# B- i( M3 u, L' 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);* ?2 S) J  W6 l; c7 d
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    $ y# ?3 S6 A) ]% O3 |
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;) R- w* m, o( }$ H  M  k
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    - b, z3 ~* m: J! s, [0 h9 F  x% F
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    3 f9 d3 Y- d7 p
  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;
    ( T; F* r7 c6 Z" S. l. M1 i
  2. pthread_cond_t pct;
    2 o7 e  z; U* T; H- Q# @0 q1 }  r
  3. int main(int argc, char* argv[])
    : i9 \/ I( d: e4 z2 X
  4. {
    1 W( |/ W0 G3 }0 g& T, t
  5. ...
    / t% l2 i, D8 ]
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);( ~- `' }% ~. o1 x) K
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);. s" G) K+ V8 y& v
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);" ~5 K$ J; z  Y
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);  p" A  q# b; s: i$ Q5 G/ u
  10. ...
    ) m4 Y0 R) j9 E8 H  r% g
  11.     while(1)) D$ W! k& N) p$ |/ N
  12.     {* G8 M& |0 f' |4 x4 [
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * u, k' Z( Y, b
  14. ...
    ( D3 w  @7 ?, J1 d, \2 x$ b% ^
  15.     }7 `4 N$ C" a  ~6 \1 J
  16. ...) m* U. F* c8 R" x# V( l
  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;">
    9 m6 a6 v2 Q3 a7 B
  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" \
    " W7 U9 `7 V7 ^9 _
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    9 B0 W: V! k( ^, y2 d3 \# M
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \1 `* L! r+ o, i& f1 B) S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ! l. t" ?1 n3 z0 y9 @+ H& m' w
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    & {3 {- v: O0 ^3 r
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ g& v" T# S9 h7 _
  7.     printf("preparing header\n");
    : V5 a6 J1 h* g! ?! [: t
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    2 Q) e. B: r' C: _
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \6 f: j5 M8 l3 W
  10.             STD_HEADER \% p4 q* h# l. u; N+ C: J
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \+ i1 X" h! Z6 _
  12.             "\r\n" \
    + f! M: J/ ]$ j# H3 H7 u
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");  `4 z$ Q+ R! ?# g! L
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' A" {. w, Y7 _: k+ B  @
  15.     {
    $ K( q4 M/ `( X* w* {& s- N
  16.         free(frame);
    7 a2 x7 I9 y: T& R7 q3 B
  17.         return;7 `- u, J0 F/ f
  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" \& _0 Q. c0 v0 M5 [, Z
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \5 u% ^' m* I4 N
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \9 ]6 G* A: K: H) B- G0 X7 y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);( A4 r4 e+ O. A. a; s- v2 w
  5.         printf("sending intemdiate header\n");" n/ s( _8 u0 n8 r' D- {# q/ V4 ^7 h
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " l( I4 A# N& @7 K$ b
  7.             break;' a% N* _: @( @4 t
  8.         printf("sending frame\n");6 R' S0 x+ ]- A) L$ P+ l
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)( p  y: o8 F" i$ _
  10.             break;
    : r' D% L) Z- ^. w3 j
  11.         printf("sending boundary\n");
    2 l  B5 j: ?! F/ c( J7 ~
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + i  A  l* {9 |2 n  @) E
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- a' x3 p( \' b( u
  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 Z, u8 ~7 c1 i' ~6 @  j


8 F* A  f( V" F二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:- z" _% P5 J3 l/ S8 P3 [9 e
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    # d. x6 z" D! ?6 t: Z5 @
  2. {
    / M7 q" m% f: J2 j  m
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    / u4 c/ w9 ]' H* F3 \1 `
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . k' {8 q4 N& o' G1 P2 D/ B1 u
  5.     {
    - `; s( X. c: M1 }5 R: ]+ b
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ) }8 U1 X& e: B5 ~) U2 [
  7.         return -1;  x2 D  a- b5 a% ]- L9 z* @! j
  8.     }
    # K8 o( j7 o5 i- N' m% J1 X0 ?+ d
  9.     addr->sin_family = AF_INET;! ]7 R- M- v+ a5 G: L- T
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' g$ S& b* h' F" r
  11.     addr->sin_port = htons(port);9 P/ k( Z1 I0 l& e$ }
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);! d0 o1 q9 e; S
  13.     return 0;- N0 v' P( {! Y- t; c" i! a
  14. }
复制代码

1 {* _1 r* s" ?+ T" L& d( V3 `. s
$ R4 M4 {" T) m5 b' ]: r: _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:# Q) A( j, o' Q2 E6 y

' n4 p# A3 l8 w5 X+ K: j2 [5 v" C- R- }0 X! P% d. v1 q8 K, T
  1. while(fend > 0)1 F6 f5 ^, u& z; k1 A) j& Z
  2. {. x7 ]& k5 s6 s5 V. {
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    7 k0 V! m$ M* m2 G% q; `
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);" r& c6 l7 A/ F% I. x  T+ [8 E
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    / c$ {$ _8 w: v: S
  6. {9 H: v% [, E3 @- [
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;5 P- o/ Z. y& [9 w
  8. picture.fin = 0;
    9 Q- \7 E2 s0 b$ x
  9. }( ^' G- h! i/ y, \. M( @2 V; D3 w
  10. else
    ) \3 n% G" @& b6 T
  11. {) i# n6 p* `1 |8 x, c
  12. picture.length = fend;
    * r9 R  F8 _  h' B% n7 P
  13. picture.fin = 1;* N0 R8 h1 h0 {: c" o- P( Y$ ?
  14. }1 |9 c/ M# Q4 R7 r' I
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( ~" L8 |  ~. t) {7 j6 s. V% }' p
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 V( |( h0 ]# X) x' W& i: Y) B
  17. if(sendbytes == -1)% {  U1 b% P9 P9 p
  18. {& M4 l* K% ?! G8 T6 {
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . e# M- R" M( m1 `# @/ u$ k8 J
  20. return -1;
      O5 O5 C; K8 u' h: k
  21. }/ k5 g$ t5 M1 F. C' C0 W- e
  22. else; v6 M$ G. j" b) r% R) J& a
  23. {. d+ k% f, ~7 u' S) H
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . S4 w; ^8 g& s# F( O
  25. }" e+ z( k' X0 ~  Z( g
  26. }
复制代码

# M' ?& u1 I/ I" F) Z3 n  p" d2 d4 k7 {% b: J


9 s% _, I! H: F, P# B7 C$ E& o. Q  B: ^1 w6 C& R; V  S. `# o( S& F4 ], @
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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