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

: X( }) Z* T. J$ G8 F6 t

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

7 C" C5 p) g! e0 A2 |% I. O- Z

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。

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。

* @/ z$ e, n- _6 h一、HTTP网页服务器
; ?  r; M; }2 G7 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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , k& f; O- S% C  Z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 }; w' b( Y+ w) m" Y0 r% |) T
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);
    3 F& |; k4 e, f! m, q, q" }
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      _& I: d1 B% \. q0 n8 Q! n
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' b7 M5 q0 B) e* k: S$ b) ~
19.     }
    + e: p+ D, c- X9 S
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # G2 d3 D6 m+ R( N! o% V; l* ?
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    : R9 z) h0 P* K$ Z$ a9 @  c) f+ P2 _2 n7 j
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ E$ K5 m) _/ \7 y: s; }
24.             return -1;
      r- B6 t% C& t: ]0 a
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    # ?5 E; t" i/ K( s9 S
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ; V5 e- S1 V' W
30.     }
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ; R' e9 x, u" f! m+ _8 }  t
4. 。。。
   
5. while(1)
   ! J/ k% v1 ?4 D" x5 L
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * T, y  s" O( s% M$ D
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   3 v- D$ \4 n' r0 o8 Z; m. W) C
9.     。。。
   / N8 |- S6 @; o" ^# V" L7 Z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 Z3 S# q7 U. ~
12. 。。。
    
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);
   ' A: ?$ N# w# ~( U
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   8 g/ k) [* T0 ]4 e" C; ^* i
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 m8 }, K; U0 j, _3 `* ?
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ; _9 r; U  |$ j+ ?( ?
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 @! n+ ^: v/ j* B/ `5 {
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   1 c9 `0 l4 }- n1 X
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    0 D: {: I1 z7 X! |4 a" Y! X8 k
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / R' [: b1 Z. ]( ?, N
14. ...
    
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" \
   ) x4 B+ L& `9 a0 h
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   0 Y) `6 K) U- V4 r: \
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % N. r# W( u# {
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; c4 z; b; r( e- [7 L
7.     printf("preparing header\n");
   ) h% G, h! d. R: g: A3 L8 @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " O( V, u7 C9 N
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % n4 T1 O) U5 Y/ ]
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 _8 z  k$ U6 {" i
15.     {
    ( m& C5 s7 W8 S8 |5 X
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ( h/ m1 E& f, Q+ w
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" \
   7 Q; C( c/ f8 s9 `
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 F& M" y8 {$ V; C' N* [+ f
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * |, l. b9 Y( s( O
7.             break;
   ! g) c# a. `9 @
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 |0 c; d1 w$ v" b0 O
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + Q" T2 `  Z5 y7 i2 `  ?" B8 O
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。

; v3 k! V5 v. G$ V" b

" U2 j3 c6 v4 u: H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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / @& N" I' ~2 W5 H* B" B$ B
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % g; F2 e8 U# ^
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( }" _5 w- B. E8 i
11.     addr->sin_port = htons(port);
    : s1 `( I: v2 m& A) h
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - K1 _- w! u! a
13.     return 0;
    . z2 B/ n4 x2 @+ i
14. }

复制代码

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 h$ n" s0 K; a3 I2 d

1. while(fend > 0)
   % k8 F# w% ]# G# b: S' M& G9 Y
2. {
   ! b/ R$ N: v* H1 b0 V) Z
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( R" e0 A: _& ?2 _
6. {
   $ O/ u4 }3 g, I6 f# G& e7 R
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    4 n: V% ]8 K7 P9 E  J0 S' C
11. {
    0 J$ Q; V6 D1 p
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    & Z7 Z4 t1 D: N% ?! S
14. }
    7 ^; J5 l  H2 k
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 S" Q, g; P: V( c# m
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");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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