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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 ! W" u1 \0 g* S, F- f

) e$ K! w7 _* v

( K) {. U/ H2 {( a+ N6 h; 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 r5 A" f' \8 b" H9 \" Q( _0 N$ k

; q7 v, A0 A) M9 V& L. V& I' n

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。

6 ^1 Z, |5 V9 I% B. p


5 [9 W# k' r' B3 m* |

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。


    % d0 n, c  i- t: `. f5 J% ]

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。

* ?' w2 c+ v1 T
一、HTTP网页服务器" r' {6 G9 `5 g0 z; |% J

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)5 }+ J2 x: _) B
  2. {
    $ S. L$ N8 h; s# f
  3.     struct sockaddr_in servaddr;% `6 M- \1 C- C0 z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    , e# W' ?# r' l5 X
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));! {+ A' v- y! _! H/ k
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;$ Z' c7 n% v9 O) o
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 Y* g1 {7 z$ A6 G( I2 h9 e( {; u
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);( j0 E; {- z* ]; d7 L
  9.     int ret;
    * u- q) @+ f5 ~5 h  A
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)$ b2 K* M. e8 Q5 h  I, E
  11.         {
    : T3 I! D; B  ]3 I$ Y7 s$ O
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 X' P/ I: \3 x, M6 M5 Q1 `7 }: f
  13.             return -1;
    " h6 O- X7 U" _) `1 H
  14.         }
    % \0 D* c! c& e" `
  15.     int on = 1;& }# S0 q" G5 U% `2 h$ N- W, _
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' R7 x! }, ~9 p% d) Y; w5 ]
  17.     {
    + m  d& D( s* U; T' \9 Q$ o/ E9 {
  18.         printf("setsockopt error\n");
      x. Y2 K7 g# |- Z- S
  19.     }. ]0 t! o2 Z6 I2 L9 N$ V
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & q( l5 z- n0 {, a- O
  21.     if(ret == -1)7 ], P3 ]( i1 n" q' o6 r0 S6 {# g+ V
  22.     {  C5 T' p( H. _3 n/ m( J+ K
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # y: r# U+ v) u) m. P
  24.             return -1;
    6 X1 [. k; D+ \% {/ K9 r
  25.     }
    4 v. y1 e0 a" J" ?, v4 R
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)- _9 S4 d$ Y+ y3 c
  27.     {
    / F9 h5 u3 @' V# i; [
  28.             printf("Listen failed!\n");* g7 g* y8 q% M" d% g
  29.             return -1;  p* }# Q' F* \1 f& O. f6 @
  30.     }5 h$ Z; U; Q. b& @; k( ?2 |
  31.     return 0;) f# D6 m- P6 h
  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);  P5 c9 q  p! l/ y
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! |. {8 I: |: E1 Z! c( K1 z4 M& N
  3. {4 g! j+ e, O5 M0 N/ w
  4. 。。。" ?& u$ G) @+ U& t- l) V  l
  5. while(1)7 z: A0 t3 @; y2 t" X  H$ E
  6. {# P- X4 R2 j9 Y$ b* I/ C9 S! I& j
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    9 {- n3 |# ?" y  b3 O2 A
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    " U3 h* _, m  h9 g0 g
  9.     。。。' N" f3 h' ~: f% k7 w
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);: C0 u/ _# }: }  h8 I% J1 `
  11. }+ l/ ?9 l3 |# `5 G+ Z& Q
  12. 。。。
    % B6 }% }) D# t( ?/ m
  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);
    3 \& l! O, T3 g2 e  Z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    4 B, m9 G# l: {
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ( X. N$ r. \! g  l+ G" }
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    / q0 G0 f& m* Y$ Q# w
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 V: W( o5 g/ I" O; S4 h
  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;  ?7 ^  \* w$ A2 M" H. B5 ^5 F
  2. pthread_cond_t pct;9 `3 z7 x7 R! |8 i5 ~
  3. int main(int argc, char* argv[])
    # f. \0 m3 O4 X% K( X
  4. {( o& P: w$ M4 a2 j5 P+ _4 V' C2 Y8 F
  5. ...
    . h9 m: l6 Z; M# E/ x- K
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    2 W# J& B7 |- q' c
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);& R, U! V9 h& m; [1 C
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    6 m, x% b. Y5 n  m8 i2 s- _3 ], n
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    6 F& I' q& U- J; c* _% B1 z" X( b
  10. ...
    7 e$ Z$ [$ J$ [
  11.     while(1)# Q  d  E$ X( P! f
  12.     {
    0 T' f+ x) y; k2 t
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);! @2 a2 ]0 G* b+ ~
  14. ...
    , z. `% ^* c: ]4 x7 g
  15.     }
    % ^1 d3 |* |6 r3 a. d7 o
  16. ...
    " n1 I; u0 m: M  |
  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;">7 Y. A+ s  V. ^$ w  _
  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" \0 Y. N' s  `8 g4 K8 w
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    " r7 O9 s. z; U3 c
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: r3 U" R5 v- F* T
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    . h# B5 d% K  t
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"* N% G6 p2 Y6 H9 ]
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"8 p* K; I- W. k2 j
  7.     printf("preparing header\n");8 P2 ?1 u; W# h# c& q8 r
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    8 v. s& u, b. J" U: ~% ]$ D) m0 i
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \7 `) Z2 N2 i2 d
  10.             STD_HEADER \
    ! o& h0 B+ U0 P" u, @9 [1 R
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \( o( K' u& z: [7 f4 i% c
  12.             "\r\n" \- o( [+ o- Z9 t' }% l+ G
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : u; [& p- j' |# _. b2 t  w
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); U) Q4 `. k) i
  15.     {
    8 o) R4 e: b" L6 r5 U6 U0 F4 @
  16.         free(frame);0 _& W& F' z. Z' N9 o
  17.         return;
    : B* {6 i' i( g- ~# n! f# d; g1 c% c
  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" \
    4 G3 c* S" p) w/ P. ~8 }/ \
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    " ~% Z0 l2 s* \7 W
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    5 |8 f. M3 m. N' y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    , a) M$ m( D, [1 A( `5 Z: C
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    3 J$ O9 D8 d& K9 q" m8 L" B4 J4 z
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ b% Y' Y2 ?  V0 w# V5 H
  7.             break;
    6 t1 F2 n  c7 ?8 D
  8.         printf("sending frame\n");) o; t! o: w. b
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    # @1 c3 m5 c# }$ Z" x* G/ M5 D
  10.             break;
    6 Y. b6 |4 S% A2 ?
  11.         printf("sending boundary\n");
    ' l: C5 A* F  R: m. A
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 f, |* c- t4 c$ X" a9 o
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ |8 F0 X% E1 W  A1 J8 b  U; |! W! J: X
  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。

8 z; m9 ^  z3 e! |; w: z5 o1 j, G; M+ N


- P7 o: `" o' m0 b0 R' U0 A二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:/ V" m" d) [+ b, L# T
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)9 C# R# M1 l5 V
  2. {% }; z  Y# N8 B8 W& ]
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);' w' K6 n5 ?" A8 W1 S" }# _- g
  4.     if(*socket_found == (~0))' X& F5 f+ e7 G  _! D$ _
  5.     {3 @0 f' {. a* U' a5 n5 Z8 F
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
      I3 x$ y6 z# M: R$ S
  7.         return -1;$ f* g! e  W, B- w! w# y
  8.     }
    " \9 y& H' p; u! O) x0 U
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ' \2 w& S! A  F! X9 p) f4 p% f
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# p4 `. B! U" k
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    # o* y, l$ }* H! Z3 `
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; }5 n" ?! M. d' Q" v0 l# W: F
  13.     return 0;
    & ?5 e* H, _; O, ?2 Z$ j% b- p) i
  14. }
复制代码

6 L$ O) O: x7 l) E
% G9 G$ P0 Q. G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:
3 K7 Y) T7 X$ u+ X: U( f
$ z$ Y2 ~4 _' Q$ _: M" k9 F: o# m8 j6 @4 K
  1. while(fend > 0)
    6 l1 P; U* n, v, Q
  2. {' P2 O" S+ \: U' p
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));* u: _2 z9 @+ A3 ]6 S; B# s
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    9 _) M( B6 r& Y& V" `( V
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    9 P% R% |' F" Z& L$ E) \/ r
  6. {
    1 p" z1 O( D' ?4 R5 O9 j
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;  d$ n; @$ b& b# u0 ^
  8. picture.fin = 0;
    ; @; I: h& M) G9 a! y* r; E
  9. }5 l9 y5 N- p/ o, z3 ]. y3 y
  10. else4 X4 ?2 w: D. Y* V( ?* ?# H  F
  11. {
    ; S; K3 d3 e0 f. i
  12. picture.length = fend;5 {; h+ l& y( b
  13. picture.fin = 1;
    % o. |2 B8 c& N# k8 c* P- r
  14. }1 k1 J! L1 D1 |0 i: Z- R; W
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ D& c# F) m8 b: y6 a
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    # p3 W1 Y& [- Y# y
  17. if(sendbytes == -1)- `' i, N3 Q) O7 x# v
  18. {; M( T7 O1 V) n  G7 p
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " ~0 o4 u, w! ?8 K0 i' P: R
  20. return -1;* N% L: j1 C5 }0 I( H2 h3 K
  21. }  A* Y$ y, `( c9 T4 T* {- Q  x
  22. else
    : Z5 W8 W  f' {0 p5 a+ o) o& `/ A% v
  23. {0 ^4 t; D3 @) r, Q' W! S9 j
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 J! C7 n# d6 B6 I7 R8 K
  25. }
    8 R1 M3 M6 ~. D. p9 y) S
  26. }
复制代码
  z+ m7 H3 o9 V0 I

4 |- }  ?4 S6 H  e

* l! _4 Z8 Z! B7 C  Z  U' K& Y( I
. N5 _: n: L' @/ o
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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