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

9 B( w' f. x5 d' R$ A' Q( 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
% d7 [% y3 b) T$ a9 B

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。

: V# {# \' U7 O) i

9 P9 j( L: G" E8 @7 U9 ^

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。

1 U4 J9 m& a1 a. s/ V一、HTTP网页服务器

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)
   ' _$ m6 ]5 H! W: O
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # i! t5 X( g' G  u& z2 `: @
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 h: G: t" A" x# Q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ b. d6 w4 s! q: B- i' l0 l
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " p3 b' {! q, I$ r# L- G! d9 B
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   0 \2 e1 I. L1 i- x
9.     int ret;
   ' x; A9 R; j: Y+ T
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : N# `$ f9 ~0 h! w
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 q, B* q0 V$ i% {* N6 U/ |+ j5 I
13.             return -1;
    7 s# p6 h8 I- |& b  Y
14.         }
    : J7 {! ]9 Z4 g. F6 \- x
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    % Z  P: z4 U. r* B
18.         printf("setsockopt error\n");
    ! o; X) x1 @/ |
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    2 T4 y" i6 N) h2 m7 C4 m9 X
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    - H. F: J. [1 x* U
28.             printf("Listen failed!\n");
    : H$ t" z2 Q- X9 [: x
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    " \% b* H! K) s) E5 l  d
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)
   / S' I$ J3 r, |6 k( r! K4 Y: W4 G& o
3. {
   7 D) v9 b8 O: [, {$ b
4. 。。。
   & T% W. x, U7 t4 c  D* l, _& l# T# [
5. while(1)
   6 k& A! h; ?) ^) ?& L& Y
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / k% u/ V- Y/ y( V
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 d: g/ I  `7 W) B  {
11. }
    
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* ]7 a+ o5 ?# P; O+ B4 U
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   + O2 P) I4 u! Y2 W& I4 s& W. ?# j
2. pthread_cond_t pct;
   - Y3 d$ \# i2 a: s8 z: ]' R, ?" M
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / z, L8 v1 U5 C) Z
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 W5 Z; F- b) R9 c
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   2 d' @" u9 r9 K. t& C( o% v( J7 t
10. ...
    
11.     while(1)
    & v& d8 `; r9 f. S3 @7 b2 {
12.     {
    ( o' r( p2 ?) X, [
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * E) }. y9 L7 o8 J9 ^
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    4 E9 m" ^* k1 j# T1 |. z" o, Q
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;">
   6 q3 ?: S. r  k. d2 s+ K
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" \
   & K9 b0 D% A( m. ~3 |# J( E
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ M3 T* ~# h1 k( {0 L8 G
7.     printf("preparing header\n");
   3 O: |4 I, t, F) l# p0 P  \. s
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! z+ z, ~4 q, N/ `7 h4 D
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    9 c5 F4 }7 ?8 {" f# F1 k
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . O4 _- z/ E1 T2 M* P- n
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 z3 ?$ x# w  Q& v  o) T$ U2 v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    # W' w; A  |* b' y
16.         free(frame);
    
17.         return;
    4 ]& [, y- F- m
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" \
   + g1 g' f$ j+ o4 Q# i
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % z  `& H$ A% @, L
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   , v- C' h# Z* E; A# s
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    " x6 {; ?3 I: ^# K2 Z/ Q3 v
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 \+ y7 O# u# b$ `, I6 H
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 d$ ]. V% m; ^5 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。

; `. s+ h3 Z7 p. U, Q% C

# z* W/ b: K. _3 p* u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)
   ! C5 o' Q+ H+ r0 C1 A0 v
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   6 o$ U0 f$ b$ u; Y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : r. }) s9 P+ @( y7 f$ ^
7.         return -1;
   * X' V6 a1 N- |* v, F
8.     }
   - Y4 K7 ^) c! }" {0 X
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 {+ Q3 t$ a  s
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 `  y3 C8 ?: P; ~! Z
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( A+ B! {, W' u4 p0 s
13.     return 0;
    # M* ^. e2 ^8 ^" u
14. }

复制代码

0 ]9 o; m+ f8 g9 A' I" g
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：
' @% x  T$ a/ ^4 k& H% ~# R4 c
6 w* T. ]  v4 I& |2 d

1. while(fend > 0)
   $ [: i  B; \: C: V2 m; Y
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * ?/ b) _! Z) {; c- [
6. {
   , }4 b: U" k7 q4 C, B
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    5 E7 x2 n$ W$ {  O, {6 |
12. picture.length = fend;
      j2 a2 V3 f) G2 X. t, v6 U4 G
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 l4 S3 N* z8 q2 n9 A- ?8 P
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - t" M% k2 G5 |8 N
20. return -1;
    
21. }
      {/ F- l, R( R2 y
22. else
    
23. {
    1 Q9 |3 D8 i8 x: H3 S5 B% ]$ q
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & }& Z) [) o. w# W* X4 Y+ Z# c
25. }
    ) I. H% K# h1 u' T3 v
26. }

复制代码

: k8 P; T' O  ~
5 N: D% u% P0 v( R3 viMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html