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

( k, l- w% h8 g- @+ `% u$ A

& G8 n6 T$ ~. E! g0 g8 S

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
9 \7 g7 D$ ?3 p

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。

7 q- Q- B. l4 U' z

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。

一、HTTP网页服务器
$ f  H! t9 i  y8 w$ \8 F

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;
   / w) {5 E% w4 w7 n, u+ a
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   % i4 ^' S* `6 l4 G& {
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 a  F% f, Z- ~& A
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , z5 N/ ~' z( @+ V, \
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " N4 \# q% X9 k9 `1 Q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   + N: c+ \: I% a! G6 `3 r
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;
    ( @5 c, O4 I2 L6 H8 l7 [
14.         }
    6 z, h& m% [: Z5 X) W1 W4 E  ~
15.     int on = 1;
    7 l' \# {" d; ?- _+ J/ M! m. ?' b
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ' M7 a$ D" r; Z4 K! z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 `8 y& M) e2 G
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : j/ O  j7 B8 i6 f
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    : a3 F4 H1 A# j2 _% C
29.             return -1;
    # S! X8 o; ^, y- {. @3 _0 v+ Z! K
30.     }
    , J% W- i$ E2 [' h
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)
   " y$ K8 ?+ j; _6 ?
3. {
   
4. 。。。
   7 b& V5 I  Z1 O
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");
   ) N  q% S. q9 `
9.     。。。
   9 o$ c: M: H6 r  G" L* N6 s
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : }2 S7 M- |- V, w: n- w+ x
11. }
      h/ J; b. z& C1 v! r; u
12. 。。。
    : \$ L4 P/ C: u) h
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);
   $ R# z# z( L* J3 L, F
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   - G2 F. K0 B. ]9 o2 M3 P* }
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   * Y4 T2 c7 Q! `2 R# Q, ]1 N8 {
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 M  y, B$ G, d4 p2 h: r8 k9 X4 a& z) [6 v
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[])
   : Z4 J; T8 R% w/ e9 D* d& q
4. {
   & M, h, }4 X( a6 n# Q; m0 v2 e/ A
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , `. P2 F; j) R0 X8 D
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 Y) T2 Y7 |& P( ~
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 b4 m/ n/ f  E1 c" J, R2 K
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   . F: U1 Y1 u  g! Z2 l# F
10. ...
    
11.     while(1)
    / j7 x2 e9 ^) m, y( g& o. o1 M
12.     {
    3 X5 e& V! I9 i. g$ _5 R
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . v  g8 R& V+ U* [: H
14. ...
    
15.     }
    0 {- C% N( @$ v% d
16. ...
    4 c* m  O) R1 @+ V9 _# O
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" \
   ; P, N; f6 }# S0 U/ @3 P6 r: b
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 |4 x! z& J/ @$ [! J1 P$ A
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   1 D  U1 c. v* W5 ~% u
7.     printf("preparing header\n");
     x/ b3 Y6 k" N: O2 @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & V4 e$ o5 h' r% ~, e' T: z$ ]
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # v, ~3 G( b# U) d' i% ?5 G
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , A3 W6 G1 ^2 n! ?1 _) F9 r3 y" Y5 B& t
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 _8 A) ~, c0 L8 \9 t) e: F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 u2 A3 L7 j( b) P6 Y; |  L& Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   - A7 g: w: G  V4 [
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   9 i, D* w- Y* u
8.         printf("sending frame\n");
   ( P1 O; w' n8 c, Z8 d; q6 `
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    1 m8 c0 D! A% j- I# Z: y
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
& I* [3 p- m- O; a/ }& H

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   . Y# T6 \% x: t/ i7 N# R* f
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 h/ w* s  h4 b
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ' t8 a) k; j' z( L* |* B
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * ]% ~8 n$ D0 h
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : X4 {$ C. f9 O) P9 M! u# Z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / L  ]4 n3 c+ f2 L0 n9 e  v
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

* ^0 e; ?8 p5 S& g; y% M# u' X
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：

  U  ~, s+ P8 a" E) V0 V

1. while(fend > 0)
   0 [- |) Y; \  d% l( _# B
2. {
   4 L4 P! Z9 r+ o$ a4 j
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / b$ `( `8 r5 Q$ X" P
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ f0 H. ?9 M, |/ f
6. {
   & c) f  A3 h6 G' q, R
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   # Z5 Q: J5 a1 w; o5 M1 O8 O; E3 o
10. else
    ( _) _+ ^3 J* c& ~, y- n
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ' N% M/ e0 h. _  P/ w
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , l& H* \2 Z8 ^% Y
17. if(sendbytes == -1)
    / m3 m' ?) ?- h" J
18. {
    6 e( [3 ~3 x$ i" f& c
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ) M9 I/ l, ?& n8 r; `: }. @% s, g
22. else
    
23. {
    ; [& \4 Y9 t: V6 z( v8 h# P
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! Z: [8 K$ o3 R: j5 w& _
25. }
    
26. }

复制代码

! _5 Y/ e' f* n8 X: A% z! k: D/ c/ {0 W/ g

: n' X/ G9 k, }9 E+ g. |
! j4 x; Z; a+ c$ X! P; PiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html