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

! T# D2 f( v4 C  N1 P) [

+ u6 [8 S" W5 m0 M0 c* G

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

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。

% m5 w4 [" I7 K& b) u% x

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。

7 t* m: z3 j5 @( K( q一、HTTP网页服务器
+ R1 n# N1 X, }5 D: Y

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 J( N4 @- Z2 |! D
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     F2 H4 h  @# c; [- T+ i) F3 X2 ~
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # b" z. ?" \2 [% J$ j$ B
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " ?+ h  ]+ d( h5 W
9.     int ret;
   ' k- h) B) O1 g: ?
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 h* {" ^4 z1 H+ O/ D- ?6 P) X
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    , v3 j4 L' c: U& ^$ x# K1 s/ A- N
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 Z8 I4 I" b0 U
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ T7 Q/ A$ I) o; ^
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * V$ d  F) E/ `8 O; Z7 n1 b
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
      O* @; Z# l- `. M
30.     }
    
31.     return 0;
    9 p/ b. S0 ~- o! A
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   : n' F7 Y) B( a9 B* b4 \2 R) y  R
3. {
   
4. 。。。
   3 ~, Z- B2 G5 \* t5 N* H
5. while(1)
   
6. {
   5 S1 u% \$ z& r$ O  l$ U
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 h0 ^+ |0 B! ]7 e+ J9 F- m* t
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ! {/ O, C1 g8 g8 f5 Y
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 `+ b% ^& d. c* ^5 `+ x$ ?1 L
11. }
    ; E+ u2 O( p  I6 O
12. 。。。
    . d4 ^5 @# ?2 O. f
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;
   $ U2 X3 L6 Y4 q- G5 [8 G
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;
   ( R2 G# u. U6 ?! N4 C" j
2. pthread_cond_t pct;
   ; A; I& ^# Y, S# K! x
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   + R6 s+ c, l: X( w5 D9 X
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 }: Q$ w. H  b+ [3 w) L/ K# ]
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ; s( D5 j) e6 x) U2 y
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ; ?6 A! `8 L8 C0 b" f0 Y
15.     }
    
16. ...
    
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   3 P' W, C. {, n6 b
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" \
   * U: C/ ~/ }2 b" d% I; Z( Y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ; q6 R3 o9 J# Q" D2 ?
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " c7 }2 f% b7 n3 O
7.     printf("preparing header\n");
   , k/ i- j8 B8 @) _* H/ Q  j, w
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 J0 Z) F( ?: E4 \$ H$ j
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    9 M9 J6 P, }9 J
16.         free(frame);
    % p7 a7 ^/ M# Y6 F
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" \
   $ u! a( E5 r) A; v0 r! B
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   % x; C) O# x7 V3 v6 [- t9 S
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 k: g0 m2 \* Z, _0 |" q
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / i5 n0 H" r; U
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   " ~2 Q9 ^- N& y
8.         printf("sending frame\n");
   4 S9 p2 u% e- |) d. w
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * F" m9 l( K& l$ x; V
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & K% r/ ?* W+ h
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。

$ `( B: h9 t/ X7 f& m

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; H: `& B* A8 R, @4 i' `2 d7 m) h

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   0 f. Z$ @, f2 h- i. z
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % ?6 _: J( n9 s: m- T8 g  J
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; y7 N. ~' x+ K( Y
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

5 i$ I! V" b5 H1 F; f; ]; u
, v" ~1 G9 R! P* \) d6 o  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：
8 t% G0 t+ {& Q) ~! @1 X* V+ z; H
. G7 t! T2 V! v% U/ M: n

1. while(fend > 0)
   
2. {
     B  O- e9 k4 p6 D* g
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * C3 n9 ~/ h" N# z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 W8 o7 `+ G( X; H! T9 u* N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # |) K: j1 y3 J* ?9 b
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ; `+ O7 Q4 {5 N, t( b( [
9. }
   
10. else
    - e  r8 F7 j1 I4 m/ b
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    " r5 |/ ?) `/ u/ B
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 g2 n; M6 n* {3 s7 ]% ^3 j
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 _8 O/ e4 y& Y
21. }
    
22. else
    
23. {
    ) k6 Z+ T: r: ]4 @4 f
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    8 ^% e5 d$ v' C8 X0 ^
26. }

复制代码

- [1 S. p3 r* M
# `$ e( i3 r6 O4 O( R' ^

/ X% b) `) y* F& B0 z9 }: m3 S
$ x0 A' k( \' N, y( l# uiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html