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)

飞凌-marketing

! g) F! D9 G/ R' A0 W

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
$ J1 b1 _2 x4 H9 T$ q6 l; ^

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。

' G2 \: g# j8 o6 P" Z) S+ R7 Z3 X; F6 }

# v) y9 }# ^( d8 I% s& N

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。

  
  

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。

9 x# ]# |; n. k* u: Z一、HTTP网页服务器
; U% d+ d* Y# q) G1 T+ g

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)
   
2. {
   $ L% g9 ~1 d$ N3 M2 n
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   * \" l8 r4 [8 i  d: H
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % H! n% k3 M6 _, P7 P
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' M7 q2 ?- P9 L2 _0 M! y2 b$ L
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / D+ m6 r& X7 [+ \$ T
13.             return -1;
    ' @& e; Q1 v* Z: A  d) O
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ) E2 C2 Q, f% \( r
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' S; C5 N  g: u
17.     {
      P0 c: c4 T; x/ W- y+ T+ c
18.         printf("setsockopt error\n");
    " Q9 T' V1 {3 E
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ [4 |+ K( e) H6 z
24.             return -1;
    ) _! O3 v# v0 v2 a  Y1 _+ Y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    - R  \7 ]0 @0 v
28.             printf("Listen failed!\n");
    . m* q" ?4 J  Z# a/ q
29.             return -1;
    8 X  w5 R8 j( r1 l* A
30.     }
    : l8 I* `& F, f/ N
31.     return 0;
    
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);
     u9 q( M( C" d4 N4 e
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   $ B0 n: Q  u7 G# j  k4 t3 H
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # U5 {' H2 E, a
9.     。。。
   1 w. M$ H5 Y# ?- v9 R: b
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ) X* f- V3 f$ v! E6 Q
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.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! d6 h0 [6 q* l
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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;
   0 M3 q$ N  W6 ^9 W) D
2. pthread_cond_t pct;
   ' U* C( {. O4 [; @; b
3. int main(int argc, char* argv[])
   " s+ b( n3 i" Z' G0 T5 A: y
4. {
   - I8 d* O: U6 Q! i# C; T! C
5. ...
   ' J" f4 Z2 k9 N4 m2 k" J
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : s! l4 L1 O. z8 ?) {  a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' y  [% j1 s* k" R, T1 z
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   & x' Q5 T5 `! g( Z4 {2 l/ q, X! g
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     z/ W1 A* m- I# R
10. ...
    % R$ B1 F% S- A8 h/ V& y
11.     while(1)
    0 X" }6 U  O* X$ t/ b! H
12.     {
    + J. V$ H& W/ b5 A* f, q# O
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! c/ D4 D( ?/ Q' [
14. ...
    & s$ O7 N/ Q% i+ V* m
15.     }
    0 v8 t% U" Y& W) b: P8 S' f
16. ...
    6 O2 [0 k. B9 J8 j0 d8 v8 @
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;">
   
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" \
     x1 Q( @/ F! ?6 x; ~6 A; x8 r' W
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   $ z% y4 [: |, z$ D
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 H' u# U# g1 m5 B4 Z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   8 Z' w5 {  x5 e. w
7.     printf("preparing header\n");
     X" k5 n) D6 ~
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 a$ o5 W" l' C0 O" H/ r; s: P
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 r7 Y' t- C% k3 O# N7 I
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    7 @" R6 a' x/ Z7 ^: ^5 A
17.         return;
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; J9 q. J4 X: Y7 ~
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) w* ^# `: d9 p4 y! f  `* @' o
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   7 _! a, T, R' e  u0 l7 G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   " S+ M+ d* d8 q* S2 r) p6 H0 {
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 Y4 q3 f5 J; J6 Y( F! p- g
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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。

+ a% |& L9 n7 n! U3 i) K4 E

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   8 O. ?/ _$ U  |! T, Q2 M
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / l- {) j3 q- H8 `* W' y1 ?
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 a; L3 |/ E' g0 I0 n
5.     {
   2 g' K+ a/ I6 d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % C; e# [+ q$ |" g6 ?7 P
7.         return -1;
   6 I2 R2 `, R/ w. P# K+ \
8.     }
   + _; e; r' L3 f' E" B
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * w: X, S0 l% x4 @0 `7 a
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    0 }: U* ~5 G0 j0 v; I  ^5 ]9 Z2 L
14. }

复制代码

9 ^6 q3 o) K; O" \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：
6 A, s0 s6 i6 d. t8 v6 J/ P
1 B" V$ F( Z# }2 V
3 x, N8 Y. l/ K' X+ Y1 S

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - P; G0 Z1 x, R( e. |; s! X
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * l5 [" D8 _1 i" u
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * F3 ?  y6 d& C! v5 G6 s/ V0 u  P/ X9 @
6. {
   7 h+ j4 G; V4 ^0 y  q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    # H7 j+ E9 i7 Y& i/ g5 I# k. E( L
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - ?$ q' e) ~3 P5 m7 \1 }) o4 Y( W
14. }
    6 \, q. E3 l9 u$ F8 w/ @. |
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / V* x+ T1 E$ @" T* u
20. return -1;
    7 G: r: {; `; @, q2 Y6 r
21. }
    + e; l8 V2 t( {6 N- ^
22. else
    ! |: A& n( b/ d! {$ B3 W
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / D( G* Z& Q1 h  D2 K
25. }
    
26. }

复制代码

! q5 v$ x% m) d/ l' u- }) `4 @9 e

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html