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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 3 N) N  b+ o/ Y# b2 J+ O

$ w+ W% Z; C& `( x& v# s

% ?" y+ `7 n- S- 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.html
0 b* d- X! C% b$ a% g. ]
. p, e7 M! V& J3 k. T# A, s- R1 X

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。

- T/ I1 ^1 I/ [; W  S

4 h- F4 j% w' _4 B

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。

    % w6 ]" ^, j$ R& ]

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。

2 c# t' J& g+ K  l3 l8 d
一、HTTP网页服务器  ?8 E4 a" g8 Z

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)
    7 [* A6 Y% U. ], @# Y
  2. {% B( L, I) s4 V6 L4 K
  3.     struct sockaddr_in servaddr;( a5 y/ M) e9 V5 a
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);: Z3 L1 @6 j1 g! o2 u8 c
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));1 M* M9 p. H( r
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;2 ]& Z" s, x# f' b4 Z8 L/ e- h
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# `, |4 x/ Q5 K' }
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);% O7 y8 v0 Y+ p' }; ^+ L1 b/ ?
  9.     int ret;
    , \1 \, {4 g3 }- `$ H7 @
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - {. Q4 _6 }' O  u
  11.         {0 g) i, K. C+ X9 ?5 V1 u3 G
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 z* \" {9 l! w0 U3 V
  13.             return -1;
    5 t- E# j0 L9 B- g4 c; @
  14.         }( @. ?6 T. l' `$ J( B
  15.     int on = 1;* N+ X& o$ H* R' a3 l- ~: w7 w
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)! d* c. J* X- D/ b" \& x
  17.     {9 M& M( Q2 x' N* r0 {
  18.         printf("setsockopt error\n");2 B% h6 a6 n2 w/ D0 @2 I
  19.     }
    " N! Q; x  M6 Y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);! m# q# C2 U6 t- ~% T7 ?9 M, R8 u
  21.     if(ret == -1)
      j9 `- L* ~- ]3 ^: N6 y
  22.     {1 z! e$ G% ~0 r- e, t$ D: C
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; n& g- W: `- q8 S
  24.             return -1;
    # {% E% B; u5 I
  25.     }
    & ^5 ^- A% j8 F
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 ]  [5 B1 K1 x+ {) {$ h- N* ]! M4 T# s
  27.     {
    8 c4 `  S6 u. N# R8 @9 e
  28.             printf("Listen failed!\n");
    2 y6 p" g& d3 p
  29.             return -1;
      S$ [2 b- U, b
  30.     }! X$ M' {' z$ B5 v
  31.     return 0;
    & L, A$ T! J2 y0 T8 K, [+ [
  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);/ B5 |' Y& {9 i. Q9 Y0 M
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)# P8 y& t% L1 T+ n
  3. {
    + a6 F0 x' V4 n% F
  4. 。。。" F' H, @; n6 z' m& T$ a- ]9 ~
  5. while(1)$ l" Y- A- e9 C0 |7 @! k
  6. {& W( R) j7 {7 ]2 z9 R' X
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);/ `+ i& k* |" C, O: g6 s7 u: P3 S
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");, Z9 {1 O3 V8 d: ~  p
  9.     。。。! U* ^: e/ ^, n) Z, E
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; Q& ^4 q* H6 b8 `4 Z! l7 H7 t* d
  11. }
    6 [1 K1 J% l6 F1 ?: Z3 Z
  12. 。。。
    3 ?6 p" l) `& ~' c7 Y( r# `
  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);! ]5 v, @4 N  }) G  r% Q9 O( H0 F
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;2 a7 W. i* y% l( f. E" g" N
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' i. [# c* Q2 Z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    , H; e5 Q1 P$ v& S2 Q8 a, J
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);# c  q. P: ?! e% W
  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;
    9 {& j& y# K3 Z4 D
  2. pthread_cond_t pct;) B4 J# w: y) |& Q  d  G2 o7 t
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ' T8 l1 o, r1 X" W2 O& S% g. N
  4. {
    7 U- ~' b$ V/ E5 n
  5. ...! D" K' d/ m& m5 i& L) P
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    0 n3 y5 h! b9 y4 v% d; s
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);( `  i- Z+ w) @. W2 S% r# {
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    8 @& k& A4 i  {# M' H) t& |9 b
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);# o  E) }( _5 K6 m9 o# \
  10. ...5 {( D  y* }/ O! ^$ c$ g" n
  11.     while(1). }3 q! G+ K! A6 ?. l* f& J
  12.     {" m# }4 P% L" f/ [( }1 ~
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 M0 V% ^3 Q, l9 F; x9 @
  14. ...
    + ~0 k- F) W3 g$ L* X( V
  15.     }) z% y4 y+ @/ c
  16. ...4 S: ?3 Z! Z7 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;">5 L  E. v6 G  \1 Y0 d0 c7 ?
  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" \. t/ B1 U. K4 c. L3 x3 a3 y
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    : i( y# x) ]( Q$ I
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    0 L4 d$ J' u$ p6 {: B; r: W& b5 h
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \4 o; E3 n9 W; ^5 ]  }+ X
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"& }4 |/ K, h- t" M8 n) {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"( S: }  i* A; Z; c# @
  7.     printf("preparing header\n");. ~' s, a- f) S; E3 B7 e
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ! N1 D/ M. a7 A0 ~$ r  m, h; P
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    + V! p- k5 k4 p' F% B8 v
  10.             STD_HEADER \4 @1 e0 q0 |/ a5 C+ J
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \+ J$ Q. X) m- o5 q! R
  12.             "\r\n" \: V1 p0 n" Z6 l3 |
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 P( }, n* v( ?& M) S
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). b& A! s% [( W1 P1 d
  15.     {, n# l; g8 A' q6 t4 @/ q" C
  16.         free(frame);8 O+ b8 v) @) N8 s, x6 ?/ S
  17.         return;2 _- z$ p% y, 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" \
    + ^! m0 _9 s5 k6 a, Q* P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    0 v1 s$ K! a. J, S3 d
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    6 o' ]/ V4 f& ^1 Z: a7 v3 [
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);* R  e/ ]: M! x( {' ~. N: P
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 A& |# c5 ]( l
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # ^: h. l, E3 h+ J3 v& J" L- j1 o
  7.             break;; |* x5 j6 P4 E. P; T* ^# u5 f6 Z! ]/ q1 _* H
  8.         printf("sending frame\n");/ A/ D$ {# n3 ~' Q1 b/ y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    % @4 W! p5 S% D* i; e$ y3 v8 k( }
  10.             break;) b# M. @/ x" Z  M, B
  11.         printf("sending boundary\n");' T9 s0 W+ d1 a, J- a, {* n9 D
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ u, `0 C1 O5 \4 @: }
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)3 q; M3 B. ^4 s8 g/ \
  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。


5 Q% y( n( l/ @3 w$ A+ o


2 K9 l2 {( C2 o二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
- E  u- n6 x/ Q' P) Y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)  }) I& `' o' W/ l3 O- i& k0 b/ Y5 ]
  2. {
    5 }. ?* e6 C; W1 N
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; z7 W! _* l9 M' q8 q
  4.     if(*socket_found == (~0)); S6 k$ @! t) W
  5.     {7 f+ g) \6 a1 d- i4 \9 y
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    $ a- |5 u* |! g/ k9 }% `0 g: H7 A5 A
  7.         return -1;6 q$ r, y5 C" E: m/ a
  8.     }
    $ z1 W1 a' L) D3 |
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 ^2 _0 B" O+ w
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . \- X) X8 [5 u5 s4 h
  11.     addr->sin_port = htons(port);: P9 ~0 ?* v" f% d- e' P2 ]6 W
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( F2 ?& h/ S1 o2 l
  13.     return 0;
    1 {+ M8 e2 X  P, e  [! F. c
  14. }
复制代码

7 w& q) v% l) B& a, }, f# k9 y5 o4 {6 @2 H! f
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:
9 K) Y* ^) |; ]8 @; I& R9 Q
2 t; }& w+ H& D0 s& K) U- ?) E  r: w  H0 `# _/ Q
  1. while(fend > 0)
    % W; E3 }2 O+ g% d; ?. g" i* E: @
  2. {) q+ |, k' ]# {+ `; q- g
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));/ r4 c& U  I* h3 s! V
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ' P9 j0 ^& \$ Q% I: \/ j8 J4 Z
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 e# h9 b2 u7 @% {0 _" g3 ^$ l
  6. {/ T8 C* C# b, m5 O; g% v- G' [# S
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;* E  R/ Z- |( e
  8. picture.fin = 0;
    % I! f( k" e5 ?9 B
  9. }
    " j2 u8 g- K- g3 A  p  s
  10. else4 ~; {) n1 Z9 R  Q( `" I- t
  11. {- ^4 z9 w" w# K& J# @1 j) C
  12. picture.length = fend;8 l2 j+ g. T8 H
  13. picture.fin = 1;" i* Q/ c# @. j2 \# B( T
  14. }
    - K( Q: B* H+ E" O1 R
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);( \) w+ f5 g+ P( G; j* r
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 e9 E9 `2 L7 F7 I% Y
  17. if(sendbytes == -1)
      y% @* m3 O9 l+ t, }" ^
  18. {) n5 u* C$ k: D( ~
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");6 y9 U" n$ ?2 Y  o6 C* u9 D
  20. return -1;; J, ?8 ~2 G& v3 s  E
  21. }# u% h: j! [$ h. c& O
  22. else
    9 D6 C4 R% p) n9 p' u5 a" g
  23. {) `. h( g9 }' _1 |% A/ Z3 u, u, w
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 U# [2 i9 H9 C, L4 j+ m6 K7 [1 {
  25. }+ {# b0 i) s  x& q
  26. }
复制代码
( g, h; T3 {- S- n8 {; P- W
  `$ Q" a" R# d( V+ a

0 B2 _/ m3 v! x' e# Q0 ?# Y; R8 ^( _
4 g1 M# y+ t0 F, W
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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