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

- N: \+ f) N" ]! z. j

& m2 a$ M0 H3 h6 p7 o8 b; 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
- |, H: h9 @* \3 ~- n' L6 l9 M7 ]
7 y( C, T5 h6 e( O8 ]4 o

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。

4 R: L0 Q: h9 T% y, \6 E

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。

一、HTTP网页服务器
; g; s2 M& A2 K$ w

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)
   ! _8 u1 E! b$ g) I) {
2. {
   ! l& f7 n# K. \1 y$ B
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( r* l0 Z- f. ]- M$ I) S; P
9.     int ret;
   2 z' {; J4 u" M1 Q6 B, Y  q+ W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    % j/ ~7 ?9 g. G& Q# m6 i/ J
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 c& s) ?+ Y4 h  w
17.     {
    : @0 O1 |, N# T
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 X' t1 _) J: s# Q
19.     }
    3 Q( X, ~3 \5 @$ F# A. F; l0 r% U* `
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    4 ]' [  I/ ^7 \' B& [9 D
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    * Z: }+ F( j/ z+ ~7 Q
30.     }
    9 P& @0 y1 C3 A+ L# s8 T
31.     return 0;
    
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)
   ' K, d* P/ f8 V- s6 d
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   6 W+ a6 E& d1 t0 y3 U7 m! {6 v
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & \+ u. Q& f7 g8 t2 M) O% A$ l
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # i; i) d5 c* K7 Q
11. }
    
12. 。。。
    $ l# H0 d0 m# @5 T: e3 D
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);
   ) F3 X$ P+ }, C! U1 A
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
     i1 b) a# q4 Z0 i# e; B. d8 R+ o
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " W& }: b, \/ Y& t( V
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 }, D! @3 L" n; w' {/ Y
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;
   " b; W' Y2 Q8 ?6 g
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 ]1 V. P1 H' C! O4 j+ T3 f* g
4. {
   " ]( m* T2 B5 I0 F$ z
5. ...
   - U0 H6 c4 i0 x. e+ d/ P5 E' ~
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) k' o( H9 {1 E* W9 J% ?5 K
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   1 B* j- z) K+ C% b7 c  \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    * `* O  y; R- Y1 M: I
12.     {
    / x) g# y; `  `* H2 B  O
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;">
   
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 e4 h  T1 b* E6 C( q$ ]; g2 I: R
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"
   * D2 @$ X8 l1 t5 }$ C  U+ J2 g
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % `! s3 y& Z- i9 l+ [9 u
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; F' K* c7 }: G. Y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % j# B* ?; w% e! N& D
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , r2 c5 q7 Z. F5 F8 [
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 r# ^# D4 l; j: o
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 V2 o' K  |! A- I9 P5 O
15.     {
      e6 g: q6 R# T2 X
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ; S. R5 \5 {' S/ N9 i, Z, Y) ~
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" \
   7 c% z9 W+ ~" |( l
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ' p$ r& |* ~. j4 B
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( p0 b/ K8 r. w0 K
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   % X/ w6 h" `; x3 c
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 R' F- Y* ~) Y+ M8 Y. s
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : V. J* F1 P2 r3 G" ]+ z
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 t- t* _9 r+ I
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & u' I' [6 x  ^6 _
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   % Y: V$ h4 y9 d( @2 a' q! U
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : n/ U9 o) D& l: U
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ `5 s9 o. @2 A/ j) c6 N& M
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ n0 l1 p2 N) Z; _# T' y
13.     return 0;
    " _2 u6 n5 L5 D/ ^7 R# ~
14. }

复制代码

1 H5 F8 y+ ?& _) {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：


2 G1 @. B9 i( W0 X6 h* x' z2 G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   3 N% n& R0 o; y" H, L
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     ~+ _( T/ c- f) u( g, I+ l
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ v. A. Z- r: ~/ B8 m5 E
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & Z6 m' @/ f) Z* W" [& E- k
17. if(sendbytes == -1)
    ' v( ~4 D* ~0 i3 s
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ j* B& i& B" R4 J$ Q! I' T
20. return -1;
    
21. }
    + x! E! Y; V" m' }
22. else
    / }8 R" H& k7 l* P6 n
23. {
    2 p! V" _. L# G; i
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

2 U" w- m# }) X+ x- X
! J( s) p7 c& _/ G) p" J

/ r5 G. N3 H3 I0 d3 k
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html