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

$ v0 n6 p; j$ k2 E: E$ j, K; P

, Z* V; X. @; ]3 u# q

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

. _+ u$ _2 f* ]- j

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。

  
    W5 }  f2 F8 G6 A, ~  l/ r

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。

6 U5 y; L) R1 W一、HTTP网页服务器
/ K1 _# [3 |% j6 M

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)
   ! E4 U1 J  L% G4 c, r2 L
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 u  F) D! Y0 U
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . O' i5 K* k9 G8 I: v6 ^! k
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 z; b; k0 a  h% R' v. x& q  g: g
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 a% l. b; r1 `+ t* p6 l0 \
9.     int ret;
   , w) z* o9 c0 n: ]
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;
    # @3 }! v- s5 x* J% [' u8 [# g
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 j& n3 r) P7 t" J
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' L  B% d4 |7 w6 ^4 L, W: n
17.     {
    $ z8 Z1 e5 J2 B4 g' c/ P. h2 Z# g
18.         printf("setsockopt error\n");
    % R' W5 P7 U+ f
19.     }
    * t1 \7 c2 Q% I2 x( Q3 {
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    " X' k2 p# T6 q7 ^, z
22.     {
    + O- f. H8 |0 }2 i- b6 K  @
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    # D- {+ s* n  `( I
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " f  X- _7 f4 E/ N7 q
28.             printf("Listen failed!\n");
    : U# ~! p5 W$ t2 o: R
29.             return -1;
    ; p4 w& B5 ?. ~. N' z+ Z; W
30.     }
    
31.     return 0;
    1 M  X% q/ F; [% T, x- R
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. {
   : |7 v* H( x3 P( Z5 F- a- y! l. d
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   7 }7 i7 ^' j* ]! N, u
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 X/ d2 s  u6 A9 h
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
      p2 t8 m. Q1 P+ Y2 A
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);
   $ W5 i0 y* h/ D& z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   : b# K9 Z4 H* t! S/ H- t. ?: j7 |" W
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 w6 g. O6 d' S! ]  R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 i$ J4 q5 H6 l3 O0 G
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;
   + W; g( C8 q! s/ p! [/ e0 r
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ f) x# B; N' |+ w1 L1 V. z* S
4. {
   ; l4 W4 y3 X: i# U
5. ...
   0 Y* R8 L& x5 l, j
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);
   9 K2 g; w% q4 z. |* t' }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    8 U; k9 ]9 K1 D. S/ I& Y- m
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % H% j$ Y+ ~5 c9 Z* t4 y
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( I$ B, G9 g- X. V( C
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   . J4 M7 s( l; @/ i8 a! o+ r
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " T6 ?3 ^$ P5 u8 g, J1 r2 `* W
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
      m1 D7 m/ p# }, k4 d: [
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ; P. J- c% B* Q# k
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( t8 n  t0 b/ t+ U
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 n3 D* ~5 A. s6 n$ ?
15.     {
    
16.         free(frame);
    % V% n* l! {8 ]8 g! T4 P* v5 v( @
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" \
   * w1 _. [7 b6 [2 d/ @' c
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) T: @* B# ~% D9 T, ]- D: y
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % ]) v* r0 \+ N  l4 Q# M5 R' b* e3 f
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 H; d6 n& l3 f" u2 Q7 h
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 w$ ?- z% k9 L5 T+ G
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    # \7 X# k: v" S7 u
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      v% K+ {# o( g) f
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! C- W$ C+ l0 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。

4 {4 X! ~4 K8 g; M, C& ^  m& t

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 B' w+ Q* K( F

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))
   ; P5 T% J4 h; i4 d, Y
5.     {
   5 ?  G; f+ K8 G. q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 P" }8 \/ H/ H. n' x* U5 B
7.         return -1;
   6 N2 m! R4 z6 A' e. H
8.     }
   7 S! c2 v, a/ U; a% d
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - q3 P- P. g. a& z0 F4 }
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 `7 y1 s8 p0 t* Z5 [
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ( Y  |1 |8 q9 w3 X
14. }

复制代码

" |3 t2 w8 c; T  u; I
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：

1. while(fend > 0)
   2 R9 J( Y* `" a# a* M
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! v! p% t7 t- \6 i* c8 I5 Q1 y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . N8 ?# \! k4 T( m- }* x
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % ]: L+ k2 e. y# R& l
8. picture.fin = 0;
   + a$ s9 G. N3 _5 l
9. }
   ' M4 j  T6 W8 o. q" m& T" s
10. else
    3 x; N- R' v4 e# q: k+ S
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    4 Y8 ?! V0 B, O
14. }
    ( O- {, c6 a& |
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . A8 L6 E) ^8 a- E0 h
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * M- y5 f8 l, n, T- D# B
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! ^# n+ e" Q% m
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ! u& K. ]& H7 ~/ c) P
23. {
    $ a+ F9 B4 s; v5 Z7 Q! H& J
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 @1 x5 r. c; A' V
25. }
    1 L' b! _# B+ p% c+ t
26. }

复制代码

! z  ~) c: q* Y; f# s& B

* p/ W6 P' }% m: RiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html