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

* Q8 h+ @/ e0 I1 I& d

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
& i7 Z' c& ^9 T0 R3 E
* i! i; G7 |! |. 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。

2 @  I  [$ w) J5 u# v

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 ~% e3 m! l! z一、HTTP网页服务器
" o4 ]2 v2 y: I: y5 z0 ~* |

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)
   : k+ o* ~5 [3 j7 V* d5 S% \* X
2. {
   . I( R1 ]  |% u, y+ G* 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);
   % O2 [7 W4 {( W* [+ I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; J; E8 l, t( {. h) [8 b
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 \0 Y, W6 _8 T& K- x/ ~
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    0 a& j; P# N0 m3 D( p
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ; G2 ^: \* z6 E$ ]* }8 t+ r
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    - G2 ^( ?( w$ T; F9 L# G
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    & f" B( j2 X, L$ X0 {& I
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! e& R3 W4 \# m0 P
24.             return -1;
    : c% `9 j) G- ?5 D
25.     }
    4 v2 Y, X7 T5 u" {- l
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 q9 f4 o) C1 K, \3 I7 _
27.     {
      A3 r, I$ H# l$ [  E- u: R# r) v
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 D" _5 S) j( u1 q$ i
29.             return -1;
    . D9 F# b) c+ V+ Z; h4 K; Q# J
30.     }
    
31.     return 0;
    9 x! U; w) ?$ {: O! b$ \: l
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)
   + x; E3 L7 i1 L
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   8 z+ l6 ^2 F2 Q/ k
6. {
   : z) U9 N7 n: Y
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ( z! e$ b; I: p
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   3 c! `- q( i5 B4 C
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 \- v: f  I5 j* }) T6 }
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);
   9 b+ I0 P1 ?7 U. {* T  w
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   6 o" f0 l3 ?& p8 D
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : |1 P* \2 L9 S% M/ ~  p: y
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   . ?5 M, a; b/ c& G3 b/ O. Y
4. {
   , D7 G2 ~1 P$ [5 w# e) r
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , S' ^+ c: `/ Z' `, A. p& N
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 O5 o2 s3 M, d; c  y! i4 l' U& p
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ) f& y/ M; I0 u( Y2 F- t6 v" o; ^8 n
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   5 M. T( r/ Q8 ]- Z, h
10. ...
    ! y: ?6 l0 |) ~5 ?: {$ l, C! _
11.     while(1)
    
12.     {
    3 G# @9 L3 J0 D
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ) g% W0 h6 E9 h& l
16. ...
    " l9 D, K6 u$ T  l% I7 S: c
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.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   : }: R/ \( G  _/ ]6 s2 ?; C
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   3 e& d, u# Q6 b, B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\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" \
   
10.             STD_HEADER \
    ; @6 N# X! z4 |8 Z# ^2 v% j0 j
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 m  V: }# E; Y7 f
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 X. ~6 x, {$ s; Y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ! j! n+ s/ V4 ?9 l1 J* p
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ! H/ y& \& x$ C2 _9 ~$ f0 B9 q- U
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   0 D' G* p9 p/ }
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % V: H8 W5 ?2 K/ k) S6 h, K  l
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! L$ S/ l  g4 S) t' }, C
10.             break;
    ! s7 X: }' d7 a* f
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 A! ~& {% j3 k" r, x' 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。

& e# u% }' N- i: f8 m0 w

. a" H! d3 t  |3 J' C* ]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))
   , s( M  W: a1 d
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   1 g/ r3 v& c& A' j0 r
7.         return -1;
   , r1 w' T1 H/ V3 q: X% @' }/ e: O
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; {- m8 V) [. o" N3 i% h) y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) Q: {  E6 Y7 E! O# h/ ]
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % a+ @5 Z5 |! j; R! w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      G) r9 i! }7 d6 S, N
13.     return 0;
    4 o+ ?& o# q1 s! p7 N
14. }

复制代码

8 t' E: v! o+ v( Z- s7 W9 P
0 j, {" F+ G2 V4 ?( E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：
9 a" |% P7 P: {4 e  C2 @! ~

1. while(fend > 0)
   * [* R& d$ \6 r" X% [1 L
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. {
   6 {& X; _- E2 A* J- ~/ t' i& ?
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 d8 {6 V! s* n; N" x+ {1 @
9. }
   # f  b4 W2 Q, _, ]8 p8 J
10. else
    ' h- U5 n/ K0 R
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ) r1 t2 S* @8 [7 R& L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 Q( M9 K6 c0 f
17. if(sendbytes == -1)
    # ]$ _/ H7 V" W; S
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) U3 y# {8 a3 p9 F1 t& |
20. return -1;
    
21. }
    ! _) Y9 W/ l, j7 I& n) W8 ?
22. else
    . R* A# y8 r( w" T8 j
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : C  \% @1 W, n
25. }
    
26. }

复制代码

% H# P# {3 ]% i; X1 e- f# @
) R7 F1 x1 F' a5 T4 W2 A! b

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html