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

+ D2 g3 F7 A7 J8 M% ]

6 y* k! i# Y9 N9 p8 ]2 b

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
3 e0 X6 g$ i0 O8 P. L& U3 M( d

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。

" O1 a$ \2 j+ z& G; V1 d

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。

  
  ! O7 y1 K" {3 p* t4 B

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
' d: D2 }) K3 U6 g

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   / u( e2 V1 A) R* K. l* Z. I
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! T& c9 H$ Y, W) P3 C/ b& \  I
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)
    
11.         {
    5 F  H$ y; y# F$ p9 P1 ]! A
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 c; h9 I8 d  d( f
13.             return -1;
    
14.         }
    3 ?# e4 C: y. g% ^$ |3 t
15.     int on = 1;
    5 ]* K1 @8 f9 h* g& {, R5 G
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( X4 r5 D2 U& [
17.     {
    . W* ^; C% K$ f2 Y
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % {6 o& C+ c3 q- \2 v# i" v
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 P, C9 O( ]! {9 n- ~6 Z. i
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    9 n$ T2 R/ u7 C, W$ S
25.     }
    ( T. P2 a( V& q9 F5 |
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    9 n1 t0 c! T" a. T
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    4 f  b/ A- L) R7 \7 N1 {8 A4 b& N
30.     }
    
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   & P. A: {& o  x2 u4 w$ E% `" j
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   4 B; v1 h% o6 o) E
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 h0 d5 c8 T9 x+ f% a) ^
11. }
    2 h- r* c0 e. B# W) B
12. 。。。
    0 U0 _4 `6 J" f+ T$ ~- O
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;
   3 q, x: z1 E9 T1 r! R- X
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; ^0 }+ |, d! H* ?
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;
   6 ?8 y; p, u' \6 b  r1 l# M, W
2. pthread_cond_t pct;
   5 b; e+ x: h1 D8 b' W3 R
3. int main(int argc, char* argv[])
   / u( e' a! C7 |6 P! ?
4. {
   
5. ...
   / ^+ N3 h- Q  `& z# m% S
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);
   4 b& e! {8 P. ]; I
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    " |$ c- ]* R: E" |! n
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " Z6 O& \; P  ?* T; p
14. ...
    6 [( x" G& K' R; a# {: K" L: f* k
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" \
   7 l' V2 e! e/ d( i% J- Z2 }! P3 G
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
     t% f: e: M$ P9 \2 K% H
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 p/ a8 a* P3 H( M, _- M
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * {. {2 O; g  S# }4 z4 e7 r. a( b- D
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : O6 z; F: N, |' o5 l
15.     {
    
16.         free(frame);
    4 v4 t9 u6 U' H, W; z
17.         return;
    9 F7 @- t: h. k' g. f5 c+ [
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" \
   8 ~; C% F4 T( t3 n
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
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");
   5 m. j, h0 R0 Z/ s3 B
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ( R) Y5 w4 U1 A- i; d
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ g9 a# V6 J5 I2 X3 G
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) m1 J; A. L* ]; R
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。

! ^* ~, q8 `3 N+ ^

- b$ h( c0 v. v4 z8 `8 y( j5 ]! m, R, G二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 r& ]. n% q2 [, D4 w2 D5 h( l( r

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   $ f. t, n5 W4 b, }5 I- r
2. {
   * y5 @: O* r2 a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   * V; J/ B! n% L2 v
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) Q. X  N" s/ v4 i) ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 B8 P, o8 B5 j
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 H- p# m4 \5 {# h
13.     return 0;
    0 h# A1 W. v+ ^5 s& T
14. }

复制代码

* Y& u7 [# b& h. ^
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 \2 {5 N  ?$ v% D# N/ i
3 ]0 f  L! ~; V- J- z' e" y

1. while(fend > 0)
   5 |$ N) r$ B$ ~! I& i
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) J9 ]' W* w7 ~- K- Z7 B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 b8 ?( I$ _$ e6 i5 R
6. {
   - D1 c6 C) Z  }! C% M
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   : s/ a, h* ?! l, i% ^( R
9. }
   3 p2 f# [2 D% e! C1 |3 m9 {0 t4 e* H; V
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    + D: g$ g4 e! ~9 I$ L! \
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) n' g- [" M& s9 `
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) d% s1 j  I# l: U) F9 `
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ) G- d& I6 B+ ^; x
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; R1 m0 V' |: F+ u! C4 r* H
20. return -1;
    
21. }
    5 k1 s" V' H6 h0 {
22. else
    3 g! m" P# v6 y, J* C
23. {
    5 w. P6 ?6 ]; B0 p
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % n' c, R& h- L+ }4 r2 J: u
25. }
    + ~3 I6 q' B3 Q) m
26. }

复制代码

8 {8 H& I# @0 A3 a$ t0 n% g

+ |0 k" O. A1 I" [  f
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html