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

. J/ x9 r* c% ?$ E, \2 }

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
- x. K0 d' x# l* ?0 T9 T

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。

( Q/ t+ l) L% c9 S/ L. Q: T

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。

* d5 H2 R  v( i  P5 j/ o一、HTTP网页服务器
- J, g0 X4 i. B8 S& X

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)
   / V8 t5 a& [$ ~2 a* ^
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' s1 Z8 q$ p* f: y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; e" u1 {1 W3 @6 f1 l% l
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; S+ Z  @) t6 ?$ b$ x" K! a
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   / w  d, {+ W$ X( |7 b( W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 _; j& |) f/ l7 G' C
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( x' G$ O/ q  [; A: C# t! \% ]: w
13.             return -1;
    . \: |9 m  C0 k' M
14.         }
    & R  o' u! u- \( y* @0 _% u# m. ]- n
15.     int on = 1;
    3 V8 S8 b+ R8 Q: v
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 `+ l8 f. {3 e: R3 G+ ^/ {5 O
17.     {
    ! A4 N8 f6 c6 t. |5 z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' U/ p: j) C" b3 L% V3 h& j
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 o; S; t; P& m0 I# l" r
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : R4 }( _& w( Q+ \
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    & s; M0 ~; B7 ]  W* P
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);
   5 C! u. L+ t! j2 b& c! f) q
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ) W4 u" k3 F- s$ A, J0 q* H1 @
3. {
   
4. 。。。
   0 Z; w" Y: V1 y
5. while(1)
     R9 A+ E( e1 ~$ x8 E  N
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % S; |9 \4 U. q+ e+ r
9.     。。。
   ; ]7 d9 y0 X# c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 y$ |5 t9 _4 u6 M
11. }
    
12. 。。。
    & h: K2 t1 E' Z5 R# t0 X1 l8 l" k
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   4 x% g6 b! J! V( n
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; M+ q" B: b. ~# S
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;
   0 H$ Q7 E6 B' i: J& N5 [
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 U) ^# c) u4 x* y! e
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 X8 z3 m2 K' {/ {
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);
   3 y& p* n9 D6 i# ?# o
10. ...
    
11.     while(1)
    $ C  e; @! Q6 e  S2 M1 i3 a
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
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;">
   6 N, y: E7 @0 \5 E! Z7 M
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" \
   & a: T6 |% `! V5 I# [2 l) H6 f9 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" \
   0 v1 i8 k5 W0 J2 z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . {3 Z" v% D3 U7 B0 P% N
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , X: G8 D( m! _' r. s4 z4 Q0 m
10.             STD_HEADER \
    
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.     {
    ; u. {% p6 b; I; Z/ L
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & S6 x& W& t, t$ ?: h; v; ?, F
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" \
   , x$ v% h- `4 T6 n; C2 \
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)
   1 s3 Q8 a5 z' X, Z8 f
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! q8 c7 w+ S$ \+ V  e
10.             break;
    3 n' N2 T6 m: P
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # |; U% y+ W5 {  O# I
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：

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))
   , i( T! T5 r9 M2 e( f8 G5 @6 a
5.     {
   8 F7 g: d- Q* b- K# T& Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # T; @4 x8 A0 ?) k4 {" X6 r" ]! w
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ ]4 B& M8 _$ v2 S
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

- g' K# v% {0 }- D2 I
6 x, K5 Y  C  N" Z, o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 R5 s4 S, R( y. r/ U
1 [/ @9 P, r; L9 C

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - n+ E- R! Y- x- j1 |
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   * e* K9 c! H/ C+ u" O4 J3 @
9. }
   8 |4 M* a) T2 x' j
10. else
    
11. {
    3 m; l; J+ P6 w) s' L+ N9 \
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    2 |0 ^! C2 l( ~* Q  v0 a. g* }+ s5 ?3 b
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : E7 \& `9 s4 e: p. J# t
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : s+ p) n6 d8 B- @, Q6 j& ]
17. if(sendbytes == -1)
    6 U! p, B0 r* B/ `; D8 J, T# E) D
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ( f% `/ i$ r' H4 o2 Y3 a6 `* l) J
22. else
    
23. {
    $ S9 T3 d, ^" Z, u5 l- n
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

% n! Y7 r: ^0 p$ e2 R. N5 x
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html