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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
% X0 w& Q* @: A( }7 p5 F: y+ f/ v0 ^) A. x6 u9 j0 Y


# c4 f" `, `- S9 T8 E5 u( 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
6 {# c1 c& L6 w5 Z6 T0 p' w1 T: O% q5 u9 r

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。


( u' g5 |7 [% ~3 n

( O7 N6 d9 m1 [4 b0 y# _3 p

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。

      q* {' d  l7 L# l, B

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 Z& ~$ f+ U% k  u, J# \
一、HTTP网页服务器
0 f9 L! ?/ o9 _# t. q

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)# W$ u/ A* |* n$ h' M, n2 R
  2. {
    , K5 |/ a& s: ?0 X% h4 a. E
  3.     struct sockaddr_in servaddr;9 g! S  _3 N7 h7 e. a
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
      [7 m* [7 o2 k# q( }; R: u
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));6 `) j' V1 c6 q5 w9 ^& ]. g
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    0 a& f4 t- t/ j/ g4 \  q* G: [
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 g+ a4 V2 B# l5 A
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ; I$ ~" {' ]" {- n/ e3 p( J
  9.     int ret;8 i; T: N5 [. j$ d, s
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / Y# K1 x! D: F: x2 k$ I/ _
  11.         {4 `: D4 U5 F, g. Q3 T
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ G" ~4 R) j, I& m; \
  13.             return -1;
    % {5 `; ^- |0 E8 T  d# l4 P
  14.         }- C$ e2 L6 T; J8 s
  15.     int on = 1;* |/ P; e# i) e! S$ e0 }
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) `8 h, f, g2 [3 n
  17.     {
    & y0 I: z1 a8 E; a, K
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % ]% N/ {2 j2 i: X
  19.     }" ~) P* g( ~( g2 W" W
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);: K" x" Z$ S0 F- y
  21.     if(ret == -1)/ a7 E! v  \% U8 C
  22.     {" a: S  a3 I& f( q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 t- s/ |3 a6 z7 w4 k
  24.             return -1;
    " L/ g; Y, I7 A6 U7 p; y7 |- k) I
  25.     }/ j+ S  j' d1 M; ^9 B! y3 a
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . q% N4 k! m& D- S3 b; Q
  27.     {
    + T. u4 R1 Q- a/ C9 @- H
  28.             printf("Listen failed!\n");8 m& \) s: `. O' `, U" Q
  29.             return -1;$ }1 L4 B: p7 ?9 a
  30.     }, ~8 |! M1 m' }5 k: }4 ^5 d% j
  31.     return 0;
    - D7 ^: A, w* D7 s& Z
  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);
    " p; m! T7 h/ R. o2 e( @/ a% U
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! G' Q( G9 @8 {3 T3 Y3 ~
  3. {" X& |& P0 T: g1 N
  4. 。。。/ U* a# X4 ^, \$ C! i- C  F
  5. while(1)
    8 e6 b- Z+ f8 v% V
  6. {1 ?" H* n) j9 P3 J3 r0 A
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    : f& I1 B2 o9 W  p. ^
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    7 l' N4 e5 ?+ F
  9.     。。。: x: @: O% ^4 W' {
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);2 @( v% h5 Z7 z" {# A
  11. }
    5 u% V) i$ b8 G5 L( ^
  12. 。。。
    . Z7 ^" `5 R" s: _* 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);
    1 {- O8 \! B$ E) |0 Y+ f# v
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    6 N- h' `9 t7 ~! x1 T& Q3 S
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    + x0 d- Z+ s: X3 n& W  i/ Y
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;* R$ `& t1 \8 l$ n9 Q; S. [
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    8 _7 O) }$ K: d1 b) r, m+ z
  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;  }* O% b. M' [9 ~5 |4 ]
  2. pthread_cond_t pct;
    , E9 H/ g* p1 d3 A; l! l4 n
  3. int main(int argc, char* argv[])5 y/ R) k# @* b* I! a
  4. {7 R. D- i7 }1 l- D7 N2 {
  5. ...
    , U1 a$ Z7 D3 X# G1 D2 Z" x
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    - z6 ^. a1 u% Y. T  c3 s; c
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ; P9 S) {* m1 B# R
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);+ `+ ~( j1 M5 ^5 c' Z! b5 B7 T
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    + x" J5 u/ R; {3 o& j( J8 j' M# @
  10. ...
    2 B4 Y) R8 p  q, q: A
  11.     while(1)
    ' u; e# }* v, P5 I
  12.     {
    " M. h) Q4 k4 H: ^7 i4 D' ~1 {
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ t! l; i- p2 P5 ?$ o) A
  14. ...
    . E4 K. V) g0 L+ F- P! r; y% [- x
  15.     }
    - w0 I; ^( k7 t! Y  v
  16. ...
    , c2 j5 {$ C3 r$ ?
  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;">! Y! E& ^/ D, T: d: _- D8 ]( o
  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" \7 Y! f* ~( K5 m  u
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 ^& A$ Q4 x7 n; w9 t9 ?; X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \. a: @$ J9 p) D/ U1 Z& r9 d
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    $ I% g* z- @; O: }% l) h) R
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"2 U1 _( A/ @' C* Y- `1 R# b
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"0 v# D( Z3 m0 C# N. h
  7.     printf("preparing header\n");8 y: l7 T1 U% b" I- Z. r6 [5 W
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    2 R: W, [( O. l& _  {
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, F8 q* I1 s: _( l. d
  10.             STD_HEADER \# }  [+ N; u$ R, e+ [
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & U) p/ T0 A1 J: f
  12.             "\r\n" \
    7 r1 Z) N6 e# e; }+ f: v0 d8 ~
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & ~6 A" ]  F' D& z; i6 P* I$ f% D
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - _) d2 v% A# T* U; }. z9 u- A/ c
  15.     {5 K0 g" O4 ?2 }# o; f
  16.         free(frame);1 E: J/ W$ Q5 G7 u
  17.         return;7 Y6 |; G" ]8 n* r& T. _- E6 }
  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 P/ H4 @1 r- V) ~
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    2 \  e: {3 F  s% E7 R
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    / c1 p! }) V) L+ p
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    2 z1 _0 x. }1 ?& H2 b2 Y  L& Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    & }  v3 U9 @' P! C. I
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 k2 E3 G: v9 V, ]1 L/ T2 |2 P# \
  7.             break;
    ( p# Y, ?7 l- k5 i. l
  8.         printf("sending frame\n");
    + ^* @& r8 O( l" ~+ t! l
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    0 ^6 z2 d3 ~  v
  10.             break;
    ) x  S1 \8 V- T# [7 S
  11.         printf("sending boundary\n");/ W8 }8 J1 H: P
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");1 ]2 q6 l0 g* j- ]
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 u3 r2 ?; Z. y$ s9 l/ ~
  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。

) q  u5 f6 N/ O$ M* l$ ~% Z. I7 c


! y: V3 g, q/ L* S  U4 V二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:- |2 O) n* h, g3 r. B
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    : W! \3 e' S9 p
  2. {( K  B5 n  O; l! {$ ?" o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    . a4 |! t  Z  s
  4.     if(*socket_found == (~0))0 [, i# M, X9 B
  5.     {
    5 |$ Y2 s) p5 W- |6 Q6 A- V; Z
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");2 I( l3 t# e8 s% A1 W. N
  7.         return -1;# f4 [5 L! ^9 ]+ p
  8.     }. A( ~* m: _/ c1 w/ _& v, Y% r
  9.     addr->sin_family = AF_INET;5 e' M% {" x# U: A( n5 q! ]
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);& @. _; I$ J  B; ]  Z6 H' M, D
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    , }7 }% r! N* t$ [( ]8 Y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);! b" e/ Y* h9 @0 o. ]& P: |0 z
  13.     return 0;# a5 c+ Q9 A) X: Q7 L
  14. }
复制代码
1 A8 R8 j7 s" }' m$ a. ?& X

2 E) T2 w9 y2 {4 w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:+ }% p$ K6 V2 x( w( m0 d" ]7 W
: v( N7 O2 Y! P+ R3 O' Q8 X1 @
" c0 i/ D6 E* O. {6 w
  1. while(fend > 0)
    ' n+ S( [; K1 o0 k3 r
  2. {
    2 v3 l$ f) B" J$ ^; ?
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    % U/ ~, v6 F& M  {" n( U( z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    0 s3 N0 W3 z+ K# M, Z- U" e9 |6 O
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    2 R# B( _6 o0 F8 T; I
  6. {
    , O! d4 M# Z2 t* A. b: `) |3 g% @
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    % ~6 w% P; }: {# p
  8. picture.fin = 0;
    & i& g0 J% ^9 j+ f; e. E0 N+ ?
  9. }, X8 t% m. G" a" K% B
  10. else) q0 Q3 ^  x' |/ \, B
  11. {1 }, s3 `$ H6 q& X7 z: @2 C
  12. picture.length = fend;1 J2 _& {9 F, W. D) x: @" I
  13. picture.fin = 1;3 x" J8 R) c5 H3 @
  14. }
    ) G5 F7 p$ @. G& j3 L; X
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);: ~" c% o, B  {* a5 U2 Y7 k
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);1 Y8 `/ p7 K' n
  17. if(sendbytes == -1)& [  O- K! L0 f- u' d: s
  18. {( ?3 R/ M- K" E8 {0 h7 I
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / ?5 {3 V% g7 Q4 ^
  20. return -1;/ O8 O: U+ I# T' \
  21. }' D+ k0 u, W" j4 b; @) _+ U: G6 _
  22. else
    8 O  s# D2 t1 w# C; S
  23. {) J! j$ \# n* G: g4 V
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ ^+ Y, C1 E, F# h/ T
  25. }, ?! ^3 S3 ]* h& F9 g+ }2 Z/ B
  26. }
复制代码

! K: b) U3 m! h2 {  F* a
5 |/ c- Z* }5 h+ X8 \. ~5 E' `9 a


2 x7 ]% W- N$ Q! J6 M* |" ?5 R- U* z! `; {$ Q8 Z3 y
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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