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

5 }: z$ \" S* h
4 c6 |& q9 k9 x( 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。

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。

  
  # q) S4 C: ^  k- q' D

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。

" ]0 v: {% b. |5 {一、HTTP网页服务器
6 `8 w9 p, }0 Y" N- K

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)
   7 p5 E) {% e+ ]; T# v
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 z) ]( j; z) w; O: D' k0 P$ j
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 k& A8 E3 v) n: @
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % M" w4 d$ E: `/ f. K( ~% E
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( K" E4 V2 \3 x4 s% z  }2 p% O
11.         {
    " d) Y% y/ J. Q6 {* ?: J* D- v
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : t1 V- r: p/ B5 T2 H0 f# O
13.             return -1;
    
14.         }
    & X- d6 x1 g' ]
15.     int on = 1;
    ' @4 |9 D7 Z$ o4 O
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    # G( y1 J$ @- \: ]
18.         printf("setsockopt error\n");
    7 ?( j$ h* [3 k/ x7 \$ i
19.     }
    2 o! l2 S7 r' o: T, Y* Z( N; y6 C3 ~# P
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    . U$ a+ Z) D; Q' x
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 N( ~) D; |$ d- j7 G
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( ^* o) E. J6 l! Q6 Q% u! }
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    6 f& A9 I8 ~* H0 e% S1 Z
31.     return 0;
    3 V% u4 W& p' R! v! H# G
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   : A. }5 S, D8 x9 Z- q# r
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ! \  @4 N" l2 R4 c% }
9.     。。。
     l; S: s& n" h* R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    8 S9 q! D' |8 b' N* P8 e
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);
   1 v& Q5 L7 W2 S& i' P
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   / M5 y) A1 D; q' J
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   1 U+ u! b# A& J1 h
3. int main(int argc, char* argv[])
   & d+ U- r  V% N
4. {
   
5. ...
   3 r1 g0 U; Y& ]7 Z  k. k0 F
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) T& d# ?& E% x( M, w4 R, n
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);
   
10. ...
    + Q% g0 Z! I; C' k7 h( q2 X6 T4 k
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    # i: X' s3 F- {1 @
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;">
   " z9 l9 h  D) _7 w- d5 Z0 S
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" \
   ; _7 m3 h  |# c& s9 p* s
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 }0 f  I0 V% ]' r/ [
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * M/ R# w5 Y4 x- }/ ]& j: O6 N* [
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & y  O6 {6 z; r: p* @' |
10.             STD_HEADER \
    8 ^3 D2 z5 X; C' C9 ]1 e* 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)
    
15.     {
    4 O6 d* u' k1 r; n0 \1 i. d7 S9 V& Z
16.         free(frame);
    1 S( r! @: T, O2 g8 _3 {3 l
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" \
   5 Z6 i  U3 M7 F" R8 p4 ]
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! d5 ?( c: |2 `* K! J; r, M
10.             break;
    : B3 S) d) f6 j
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 P6 G* i( @, f
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。

% z8 h  Z; i2 u/ ?. ]+ @% L二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
. r! b) e3 u+ {  [6 M# |0 n

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ( o7 f$ z. h6 ?- m6 P- a* b
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   , t% s- {/ V  d5 _. w
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   0 E' g1 j; [& @3 p- `% ?$ W) c& Y
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 _0 K# b& b, i( z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 e  Z3 r* R  q: u$ i1 y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 b3 l' ^2 @0 {! d
13.     return 0;
    8 i: b* B/ O+ C$ C1 k6 r
14. }

复制代码

; D# r- L7 H0 K6 I! A. 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：
) f( }  c# D5 I- N) l) q" U% h

1. while(fend > 0)
   
2. {
   2 A3 a8 [- H9 f: @- `9 ]( o# P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   + q4 H3 z* H* r, d# R+ I( V' l' v: q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ' D! ?# O2 E6 c' M, H3 D# d! q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ ]& W! a; z/ X( R  o
8. picture.fin = 0;
   2 r0 c3 d9 {* b" Z# H) v, `7 e
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    & L4 w4 ^- C  u: U- {, o
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    7 L3 }/ i1 q0 J& |  W
18. {
    " |; c' i& n, m2 p
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " }, h- u$ T2 t# F2 s* f- |3 F; @
21. }
    / k5 w+ T: a. b+ a" g
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 i- k" [) B4 ^, {; R2 M; Z) Q% a
25. }
    
26. }

复制代码

# s, Y1 z, F4 ]

4 C. C5 L; m" X- a/ T
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html