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

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。

  
  

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。

- Q) C; ?" y5 \; {) M一、HTTP网页服务器
5 n  U9 l, r" u2 b0 X- s  t) k. A

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. {
   + m6 s1 f1 J5 D9 n
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 W+ e4 ~( p# V: J8 V5 w4 R
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , \/ R7 Y3 ?4 ~% }6 \& k$ `
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . c) M; Y2 l' T, b: }2 u4 |; U( H
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 @% J: `+ v& i) N# ~9 O( T
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    2 `6 X% h- W( d" y6 u+ Y% w
14.         }
    ; b& o. h& }0 f$ `$ {6 b. A6 g6 l9 {
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 y$ b8 r7 n* p7 m: k, T' \
17.     {
    $ k" E! ~6 Q+ d- h4 ]
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    8 Z# v! t; i  c
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - x: B3 Z8 B5 ~  H
21.     if(ret == -1)
    : r5 s- a! l; `1 O' X+ m+ O" t0 K( G
22.     {
    2 n4 W7 I% J( K: j9 ?/ X
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      o9 b4 Z. t7 O& r7 ~- Y3 {
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    4 m; V  \% ]$ E: [) P# W: [! a8 e
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)
   2 S9 U6 Z) G3 }. k
3. {
   
4. 。。。
   : m" @: S/ c7 P9 n8 E/ ~3 l( f
5. while(1)
   . T. t! O8 g0 u. n& h, s
6. {
   3 v8 @$ i9 i: O1 G+ a
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ D! r0 Q& n; U( _$ t- l! h8 F+ |
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ; z( u- p# |8 Z3 |
12. 。。。
    , y7 K& p7 O" c) k. g4 m
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);
   : O: M6 A' z* K% i6 B
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   4 ^1 r) t4 f7 ^. ]. _
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / W4 U( C# ]2 ^& ^5 S7 @: J; J$ t
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;
   # E* m" ~* f  b4 o9 J- m& g
3. int main(int argc, char* argv[])
   5 U4 s7 D  C+ o+ q* i& C  o, y# X; p8 H
4. {
   % D! q5 {  f9 ]7 m- x. {" J5 z; _) R
5. ...
   
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.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( T' f- Y7 ]8 M# |8 B+ |% S% g
10. ...
    6 z7 U4 @- j0 O2 K& u
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    6 O+ b- k' w, \: q' }
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;">
   5 G4 t# K7 s* e2 B( F
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 K4 _+ r4 `! Q5 v/ \: M
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" \
   , b3 f& L+ ]- w# v
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! @! m" a3 y$ u% X# |3 j
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 T) H+ h& W9 G/ i9 l* b9 q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 ?8 Q" c# d0 m& z& D- e
12.             "\r\n" \
    9 I) H, C* _2 \
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , L) \2 n' y; {$ T. m0 D7 q8 T. n
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( c6 \" r7 \% A/ k
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ; v) J3 {1 E' F% w; p
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" \
   7 r% l, Z" X  V) N. z) g6 X. m, \
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) B" g7 k" [0 q$ g# ~2 R- T! s
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 T: L) J4 m7 k
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; F# ?2 T. S5 o$ Z2 a, V' ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   " @2 {$ `! j5 j
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 w' y4 L$ n0 Q; y
10.             break;
    - |& ^+ b# Y0 \! e; p) ^
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) ^( h# X& i7 a" C0 d. Y0 h
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。

+ }# U* b  L3 A! M  ]4 Z二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
& X9 g; C' M2 ?4 C5 P

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ( a7 A+ G) E! K
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! o6 K2 }) z9 F$ ^  H
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ p9 |+ R- ]! s6 M+ }" v) N
7.         return -1;
   ; o( Z8 I+ C& @4 \3 E
8.     }
     X1 c. }& e& U
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ( c8 ^. U, ^8 f3 m6 M  ?* z0 Z1 x
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

9 B. ~* ]& x7 o$ S6 G; \1 E2 _9 w
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 Z* z+ d, M( i/ ?. M; S( j
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " X( S# ~, @4 N& J3 w
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - R  R$ W! O! A! E) L$ |
8. picture.fin = 0;
   4 j% I& X! d- d% F, \3 f
9. }
   * K% {+ N9 ~$ h2 K( t- V
10. else
    6 m) @& Q9 ]! \7 z, F3 y
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 k. K1 B" O# N
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ' l; w7 M7 k4 T1 |2 R: i; U
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    , ~7 u) L7 l4 \# {
21. }
    
22. else
    " d4 r& [$ l7 l: d1 n4 U
23. {
    . ]# t7 V; K. o) i& `
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

" Y" I. u1 a# L5 s6 R0 B

0 z. P) T2 u5 B* {% x
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html