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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
: C: B2 P1 a4 \3 o% d: p2 ?0 Y+ |5 P6 o. b  F


2 V6 C& d7 `. l3 H

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! T  {* ^, o+ A
) x0 c& U) ?) O" _* I

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。


* E, t3 u$ s, A$ A

0 c" D/ n9 C: J7 L% c( A; 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。


    , \( b, }; L$ v$ w) s

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。

3 [7 _0 u5 a8 G; Q4 ?! H% R) [/ I
一、HTTP网页服务器* F* q* a, y% @4 q. G0 L

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): l  n0 p" ~- }; I. n) C
  2. {: P6 F4 @7 m6 o) m; l: U4 g
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ e- _! C" n4 }) K+ j# p6 i
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ) a+ L( |" f/ q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));' ^% J2 c+ l% z; @5 K  ~3 `& o
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;: ^) s1 p  n1 i$ E
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & ^9 j3 a# X5 g5 n& d. b9 R1 i
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    # e9 u  p( C7 F( G; x( i$ y
  9.     int ret;9 O- [; }$ Y* l( Y- y5 L
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)3 }3 ^/ F6 \5 P4 b2 a
  11.         {: i& d, z" Y3 F  m4 c# b6 ~
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);4 h( I8 c0 b: y7 J2 `
  13.             return -1;8 M; T8 L) y# f0 w/ I
  14.         }
    4 Y1 O" @. [) s6 k2 c3 _2 X( L
  15.     int on = 1;
    3 a* g, H) d6 Q. g2 i
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 D! s! U: s/ z9 K7 S2 N( [  S5 K
  17.     {
    ) f+ ?9 ~9 E6 K$ z
  18.         printf("setsockopt error\n");
    0 l. R7 C, ]' t& y. ~4 O0 }
  19.     }
    6 {! K6 q' b7 d8 ~  N) y4 D7 l  ~
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      ?) p8 c( O% p
  21.     if(ret == -1)* x; M" L9 y3 Q$ P- F% D% @1 o
  22.     {' |! d& d& S' e' ^/ p4 w
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 D, g3 x- ]% n5 }, w# G8 y8 T
  24.             return -1;
    ; ^: D# U; x) d5 `$ V
  25.     }6 Q9 s$ E5 v, q4 A& N
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 D% {3 L6 e0 {; s' W/ m0 X
  27.     {8 r* S& ^& s2 T
  28.             printf("Listen failed!\n");
    7 W  ^! i1 H! X0 a: t8 H: t: D
  29.             return -1;
    9 j; k: P" v6 I3 m7 ?
  30.     }
    ) `- ~, T5 S0 r, v
  31.     return 0;
    " D5 |9 L. @4 O# Y" ~4 D
  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);* Y& e% p+ A" ]( f9 k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    $ v" C7 W- h  q5 U5 F, E$ A3 |" }
  3. {9 a! e! R# K, K+ U
  4. 。。。
    ! v* L$ T$ V- f: H4 g5 R
  5. while(1)
    : b2 }% c) x/ D) a
  6. {
    2 o) i$ m5 [0 W1 \
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    : V- b4 S1 s- G# Z( F
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ) L/ D+ A+ w% C
  9.     。。。
    4 q# G  a* s; S" ^' r5 A" X- C5 H! G
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 ^; v2 q0 M3 A* P! E1 N9 v
  11. }
    - z7 K+ l6 X# Q& A( P
  12. 。。。
    " l+ ^& q5 f7 x
  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 O" ~6 e; N5 _
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;" B- E4 c; n5 g; i/ K6 l: _% {  [( R
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' c# I  G! i6 r# Q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;$ T  s$ X9 y* Q3 l
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
      @. u. k" o9 P4 G- u4 D. W2 N
  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' ~- K2 d, W1 E& T* Q5 X
  2. pthread_cond_t pct;
    # `5 ]  |5 y, I
  3. int main(int argc, char* argv[])) u- m' e0 q/ f/ q
  4. {
    $ W# U0 M. ]3 @' ?; t
  5. ...
    6 a$ ]0 j" A0 z3 J8 O, Y/ Q& o# V
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    / f( p2 A" b8 X/ b
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);& g; Z3 S# s% \/ F
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);" t5 L0 w# a  b! P
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: C+ m4 P8 s1 {! |: a
  10. ...1 f& q  ]" J: q/ I( M, n1 L- [* p
  11.     while(1); f* E& _8 _! g8 K# B
  12.     {/ m0 a* h$ o% o" U4 C* `' b5 n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);- l) L2 i1 g7 y; z: n. A) M
  14. ...
    0 E* z1 J" f" C5 k1 n; L) N% c7 a
  15.     }
    & q9 e) z' p. J8 q8 r
  16. ...! s. d6 d) v# R% {  \: g  H, x
  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;">
    % g$ n! L$ O* n" S' z) x; V
  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" \  f7 j4 T2 k7 d3 j
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    $ n( F! K4 K" o* ^
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \6 O3 v# R4 \  W% T, R% B. {
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    " l# n4 Y$ m' d2 Z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"0 L2 t5 {; f% C* w( |
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"# g6 O6 H# \3 e& k' s( Y, t
  7.     printf("preparing header\n");  m  r! `: t# K/ q* j" Y6 @
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \$ R/ h& }6 g& ~9 O' D
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, r7 p! u. j5 @
  10.             STD_HEADER \/ c; w! `; S5 [+ p1 ?( ?. Q
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \; L; r, R' O' H; @" X) {
  12.             "\r\n" \5 f2 m6 v, x4 `6 Q- K
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");6 Z: R' p: w* m, U/ w, T
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) j' K- V8 X. i2 @& M7 P
  15.     {
    " F* y+ @/ S8 a' h) s
  16.         free(frame);
    0 n% ^, J- _6 e: y1 p! _) O
  17.         return;+ v) b9 m+ H9 o
  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" \
    ' Y  b# f) u0 l4 Z
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    3 a  r% l; l$ b2 X6 w8 I5 g, E0 ^
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    3 z6 C' ^2 a  O, V6 n0 W0 ^5 F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);+ p* _# i3 J! t8 K* u* I' i
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ) A) S/ a9 R, v; c# w2 b
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' |, D& ^4 g6 ~2 J% k2 w
  7.             break;
    + z0 ?/ K9 S  I& l
  8.         printf("sending frame\n");
    ! M& a+ Y- `" g% T7 }; n
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ' j6 y- a0 l- Q  J1 c( T
  10.             break;
    ! h  E# ^7 d; C5 g* R# F+ C% A
  11.         printf("sending boundary\n");
    + p  J+ L. a2 r1 u1 f& @2 |( h
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( E! ]7 F! [# ]/ g' m
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' P; [* X2 K. V: q" d. f, Y
  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 o1 [1 _# Q0 @' G8 o8 r

4 T  D9 n5 g& Q
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
# U  ]! l, w3 ]) A8 x% {
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port), k4 K0 q, Y+ E3 Y8 [
  2. {6 P/ n2 q2 r2 x: J% r' \
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    1 w' r; e7 F6 x* b- ?
  4.     if(*socket_found == (~0))
    2 z; E9 \, J& b: Q
  5.     {) U8 ^1 K9 q1 ?  z
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    % }" r! |6 O0 o* o# F( p% A  q0 \
  7.         return -1;
    ! |4 I1 Q. o' [/ R% D- V
  8.     }
    6 X- F- y4 i- t* X7 l& B. l" y5 i
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) w# }5 o  b( a7 ^6 j0 x8 w) t
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # W) m9 R3 k( E+ q
  11.     addr->sin_port = htons(port);9 K0 _' C0 Z4 u3 h, `1 [
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);9 f- [6 X! x' ~! y) k
  13.     return 0;
    , X; E9 I" v0 k
  14. }
复制代码

% y1 C+ X6 l2 g$ a* L7 |/ e, Z3 `. b5 s2 \, J7 V1 Q
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:: V) o' a7 ?# C* j2 q2 p
1 p7 b0 J8 K% c- p! |
* Y8 x- r( T+ i2 @) I' u* f
  1. while(fend > 0)+ L' O; {% i. l
  2. {4 h2 g2 S- r' G& @$ g( H9 f
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ; k" U) U% }: U0 f7 a0 H! Z0 K
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);. w: b* t0 _! V( E. F' C; F9 i2 a
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)2 k4 P( g+ O7 ]; @' r  v8 U& ~! \
  6. {7 d9 z* X3 z: l9 _# A
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;1 e0 j- `- Q! U2 t1 ?. K  N9 O+ @
  8. picture.fin = 0;
    0 `, B% }; ~9 s4 n0 y* v3 g
  9. }: F1 r, ~9 j6 l8 {( ?, j
  10. else+ ^% q. x- f" E( C
  11. {. B7 D7 m* \" g5 D. [/ _  M
  12. picture.length = fend;, ~+ q/ |3 ?# w% q! n* }
  13. picture.fin = 1;% }# T9 y, m0 S) m* c& X
  14. }6 `5 x4 \2 g2 f# m
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);# v7 [) [& |$ i7 {
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);: X3 N5 w( D2 K; i7 Q& B# x  b' ~) \
  17. if(sendbytes == -1)
    . C- E- N" I, q1 V8 T
  18. {
    $ c" x# W2 Q1 b+ l! |# E# U8 X/ ^+ k
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");: a; Y7 G( S5 w5 |1 a5 M' \/ ?
  20. return -1;3 T* `  {7 ]1 @, G3 p7 d3 I+ V0 z
  21. }, M$ y% A/ ~' |  ]1 ]0 Q: x0 }7 K
  22. else8 x0 U, q% `* L. E
  23. {; _' c- w7 G# B  ~) J: s7 W
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; f  j7 X/ L# T  [8 \  Z
  25. }" f* K- v* V/ B0 J8 Q: \: |1 d
  26. }
复制代码

: p0 k, H) o+ @4 R3 |4 A" x: _
+ W5 [5 }: j0 r

2 ]3 T  c  ]6 w! J' E
1 c  D: H" I& U5 _& b! h
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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