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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 % R" @; W1 y2 B" e

5 |9 G& w1 `+ Z9 R# a1 N+ `, Z

' J$ x" J- s. ~4 p

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 p; g' G6 ^, w' f0 c$ p
& \- o# X) p- Y8 w: l, L' a

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。

/ \( z- c; t+ o( o

7 P! L' n- H1 l! @

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。

    , y% X, h( v4 w- s: X  D

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。


0 h- w! _* H2 s; |. _一、HTTP网页服务器
' M" N6 k# W) a9 g8 s9 g7 K3 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)
    1 [' {$ u# P& {' @
  2. {
    # ]& X% ]+ ]# l# x" O
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    4 z5 b8 b3 |. X* ?: Q& Z/ u
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);# p8 j, r) [& q  e
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    % }0 I) O/ r9 L5 o: ]$ d5 Q
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;' \: _. C& n* R4 j0 ?3 p1 Y% u
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 X% g% s$ R; z  {) D( W0 W, t
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);& h3 \6 O! g9 x4 I2 B
  9.     int ret;9 [; g8 ?# }/ r( g7 f  Z. `
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " |6 c1 W* p2 Y# R: Q; I9 Z  d
  11.         {
    % z6 ~2 b1 G  I; ~& _" U
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + q% k/ V' X& h3 s& l
  13.             return -1;- c1 `) ~& y/ ^2 K0 l0 ]+ ~
  14.         }
    4 p$ |( J) q* @9 {
  15.     int on = 1;0 Z, ~0 n0 q8 Z. Z, G2 i( h
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # K, ^* I: \9 W8 i
  17.     {% g9 Y" e5 ]5 J- C/ g0 R
  18.         printf("setsockopt error\n");
    6 H6 J+ W* ~- Q" Z
  19.     }
    % Z3 Y2 j7 q5 F, j, O
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # |! M1 o5 f' J) v
  21.     if(ret == -1)8 P6 ]0 N8 J5 H4 J: B+ ^) W( \0 g( `
  22.     {
    9 a6 n, s  F6 A8 A  j
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; d  c8 p9 d! v5 J- l' X
  24.             return -1;
    3 G; f! s9 j* K) A5 z, A# w
  25.     }
    9 J( [; T9 O* }- M; J
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 K9 L- p' |+ n7 k
  27.     {
    ; T0 q8 \$ ]4 p5 @8 A  n( ]! ]9 t; O4 D
  28.             printf("Listen failed!\n");" n/ U% V$ A4 e$ D2 C0 O( z* i2 Z
  29.             return -1;: Z5 }7 z6 }% p
  30.     }
    # n' A: o- R0 n7 m
  31.     return 0;
    1 D" T' H2 r2 }0 L3 [2 f) r7 o
  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);' z) T3 G& B8 V" ~4 c/ N; T
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    + K  u! Y: K) T+ L' {. T
  3. {  H" `2 J5 f2 p6 ]" h. f9 P
  4. 。。。/ u, ^! ~% p7 Z5 i; B
  5. while(1)( j* g2 r+ Q9 Z7 ], t9 w/ \& r
  6. {
    ! O2 Y4 R4 V* [' W; N- {
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);! ^  H  p) \7 a% M; @
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    & }. t) F3 _$ R( D: s) x) g
  9.     。。。
    9 x  C! I: _- C- h* w! m
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & }) W# F4 r- `( n2 g
  11. }
    + Z4 O) O+ |8 h$ P
  12. 。。。4 d6 I$ m* |6 {! K; u) A6 K
  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);6 A2 P0 B' `  G7 e; i- W
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    0 i/ }2 u, R( s% i, Z1 l
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! F  B1 ^* p, n2 G* {8 w
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;3 F: d/ f$ v( g( b0 k8 q, N- Z% b
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);! L0 ]4 x" c. ]9 J" \
  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- |- I; v, h
  2. pthread_cond_t pct;: E" h% x7 W+ v7 E
  3. int main(int argc, char* argv[])5 @- C# `1 m- P! ~
  4. {
    ( D( N# _' z8 m2 S; P. y1 b$ a
  5. ...
    0 p+ O1 x% E# S8 ]" t0 g6 r
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    2 S# r8 t5 q4 H" U/ p/ G3 N: f9 j
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);! K" L( ?% L" j& `
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    0 B# q) P8 ]- g' e/ S
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    7 v; e# z6 e- n4 s4 j  O% E
  10. ...2 {5 X5 X" i6 M" L8 B
  11.     while(1)
    7 ~5 ~! a3 q, b- ~
  12.     {7 U4 \% }2 x5 n6 l
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);( T, N( O. j, b2 @" E, y
  14. ...; p4 R( b% p$ E+ }8 S9 q  T( [1 c
  15.     }
    & _2 e- C& E- k5 g: _$ J3 r2 _
  16. ...
    ; X  o! U# y7 ~* n5 V
  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;">
    * E4 S* {8 V  D8 f/ s3 Z9 r3 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" \
    - Z4 _! p9 W/ [+ p
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ; d9 ]3 m/ E7 j0 ?: d. T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    * M! p  j' h/ l; R0 @
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    # i+ G3 A5 _" H/ \
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"; f+ Z4 F5 O+ R+ ?) {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    " `+ s2 k% M6 W9 U. B9 m0 N/ p- _5 v. S
  7.     printf("preparing header\n");; T3 p% o) b* P8 [# e# @0 O; R
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, B, }6 A/ V7 }0 a  s, k
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - f4 l2 p3 j, B* M
  10.             STD_HEADER \
    4 j  x: ^! `+ v* Z( ?5 O% V; V
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \7 R* R6 l0 _& z; R1 D7 ^
  12.             "\r\n" \
    ! s3 C' r3 N; l  u+ K
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");/ O% O7 Q( Z; K+ d5 p" e
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 P6 C6 z6 j1 r
  15.     {; K! f- U, J* ?; P4 ^
  16.         free(frame);
    * w' [2 {* O6 X
  17.         return;9 U4 Q  ]  N! j$ T- 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" \8 s$ K- E# d! _" Z4 ^3 U
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    5 U- W* P  E' G# l. U, C
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    4 W. c: `/ w4 Z8 N! X
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);  I1 G" ^4 E6 v' u
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , i' Y- N" @# M
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . b* ^, A2 `' M1 T
  7.             break;
    ; e8 h! \6 ~) [" o
  8.         printf("sending frame\n");: u3 `! w# x/ P6 q& x
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    , {( K7 c  F0 Q" V+ ]* i
  10.             break;+ l/ L2 U8 X+ h( m3 H2 n. {
  11.         printf("sending boundary\n");
    / A% G/ H8 y5 k
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : ^) J# ]% L; s  x6 E/ f
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)3 p3 J2 v3 S. M$ O( 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。


" Z$ _* e% H) D' q# l( y9 x


: `$ i! ]4 S% {1 _二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:' n  |6 |- e6 |' I- R7 O
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    - e* }- K# S7 D$ \( l' d  k7 f
  2. {
    : }3 S5 M! V2 l$ @" a
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    & }* B8 |0 v7 c# g  j
  4.     if(*socket_found == (~0))7 a( a6 j1 q- k, e* s
  5.     {
    & S& h% m5 Q7 b/ o
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");. q* q4 E/ `3 L9 q1 ~  W
  7.         return -1;
    4 m) u) t( _" H) a- z" L  p3 k( P
  8.     }, c6 B  x' E  f9 _$ \( W7 R  q: X' t, J
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    9 B* `" Y2 c9 A" F* ^3 K+ ]
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; X; k7 F1 U' ]( j' \- W, {' v
  11.     addr->sin_port = htons(port);7 `) m' H: n8 ~
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);* F) i% Z2 C1 r
  13.     return 0;& @5 `; k4 L# ?3 k# Y& f
  14. }
复制代码
7 x7 F2 k+ M( `! {: _9 ?% `* y
; e. I6 @$ F: Q3 D
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:
: @; w; m- d. C# R  \  j$ g3 Z5 [2 I1 @# b& \  E

+ A2 I9 R3 X7 d. D7 ^# z9 P- Q
  1. while(fend > 0)- j/ ?1 x. D# g- a- L6 _
  2. {
    * a2 C/ ~; a4 B
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ) O& o+ U! ~9 F5 f6 z! S- a& S
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    9 Z* m2 i7 D+ ]8 q3 C% m
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    + W( {2 C1 ^4 Z* c3 a6 l$ J' K
  6. {; D- `+ R7 W6 H( j7 {
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    5 `  h( ~' g& A  p  ~9 A# ~% x
  8. picture.fin = 0;
    * g1 S& h+ D% {: t" w
  9. }* B9 w9 N* d/ K  A) e7 G8 p. Y' o
  10. else
    3 Z5 B" [, l- T  ~" L- F
  11. {
    # p" `& }6 L+ v4 B: J
  12. picture.length = fend;/ d- n9 N! p5 H1 ~' v% f
  13. picture.fin = 1;2 d; _8 _* w, c7 e
  14. }
    $ W4 n  q* f* @6 X) f
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ {# C/ T0 |" B6 Y# J3 U; p5 s$ m! l
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);9 s% s- j0 t1 x8 e4 V
  17. if(sendbytes == -1)
    . C/ K+ Z7 G' e* g, p6 F
  18. {
    9 \1 I, y/ m3 `2 G
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + |) M9 ?' i7 B& e" y
  20. return -1;
    + x# v# c$ @) P4 C4 {
  21. }
    1 i3 W  B) A1 e7 }! G% ]0 q
  22. else
    , j. Z$ P0 |, O& D) l/ H
  23. {, N% e! t  W/ `# F+ c
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 h; N* w: r* \( L" J
  25. }
    ; b+ b/ a$ N6 }) ^$ P# B
  26. }
复制代码
3 E% U0 f- u, W0 `
! W& I0 z* C! K7 y% |% A


; @. p( B/ L+ Y4 O+ e# K, k4 N9 `5 m3 c! Y% I; ], {& }" t
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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