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
, s; [7 _0 Z+ l- A# T0 L

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。

  
  9 S& T2 I: _0 u( F, Z( V

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。

/ C" J0 u: s) {2 X6 f6 t4 b一、HTTP网页服务器
& R: W" \  U# O8 M- i' Q$ 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)
   $ X; D! [# Y- X. l! Y* Q
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; g6 D5 ?- u6 a3 {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ! }$ ^: Z' r9 p' u9 x
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + H, p; j; y1 G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 C( c% Z' p9 Q. l2 ~7 B' T
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - J: s/ S- |  Y+ n7 t$ ]
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
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)
    
17.     {
    & g' n6 _# t; F7 U3 d7 z' e
18.         printf("setsockopt error\n");
    : q9 Y8 R- @2 S9 v
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 [* ]/ i) U& @9 Q9 _  O! ~
21.     if(ret == -1)
    ) v" ]& Y$ [  B9 x5 J
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 Z& |" p, w# S) N' E1 Y3 _- e
24.             return -1;
    + f) [  d. a2 d$ g# _; u
25.     }
    1 k: u7 I7 `% |3 J! M2 Q/ o" a
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    9 p2 B% O( d/ X
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ! O- Z7 Y9 E2 y+ h' X& a
30.     }
    0 E( Y/ h  L6 ^: ?% M
31.     return 0;
    : {  Z, x7 Q4 _' G1 A5 x
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)
   ' o! V' }" a: x- j/ u/ O) y) h4 U! F
6. {
   4 u8 Y8 ]: x* S3 W
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : a7 k$ Y5 @8 i5 Z. o6 P
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % B9 M9 A3 z3 M7 K
9.     。。。
   . o- y- \0 O0 D4 i* l. \
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 S( b2 @: V2 n, L* {
11. }
    
12. 。。。
    % Y+ Q0 {$ p2 F) e9 Q- ?
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.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! M+ O. l. [7 H! G0 O; \7 E
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   4 ~3 K9 F& M9 Z+ n9 F2 |
3. int main(int argc, char* argv[])
   ; A8 r2 b$ Z# v, P2 |' o
4. {
   2 ^. o8 c3 G' }6 `" k& A
5. ...
   7 H" C2 j" r+ x6 V5 @, S
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; K7 e5 `+ V; k+ o
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . x* @' w$ j/ k$ K1 o5 h) _( i
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);
   
10. ...
    ) \8 ]! }) T3 a
11.     while(1)
    2 n+ @6 W1 h3 u, o! q. F! K/ b( @
12.     {
    7 Q0 g3 \. l; c/ w2 {6 `
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;">
   ' Y& W0 M. k2 ^5 B0 j/ b
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" \
   ' r; X, z3 K# ^& G
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   6 Z/ `' N& H- ]# C
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ; @& m2 d# K9 E2 F' @3 X
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   2 N: q8 B- A0 H( p
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 [# L" _! N/ V2 `) c
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   4 y: J, T3 r1 m
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , ~8 _2 \  ^: K5 p; u  Z: L
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 c1 f  v6 Z9 ]# ~1 U" e8 |
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)
    7 m* d4 }7 E1 {
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ) d4 m8 r" `$ }% S, U$ N
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" \
   ' e8 ^) A/ ^3 F. c; a' ^, x
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   1 F# \9 R( \" ]" [$ i, E
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) {! _4 y  C: m$ |' I
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)
   - i, t9 z4 ^/ {& Q. B
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 l" Q' O; L; A" u2 k7 |
11.         printf("sending boundary\n");
    % z! l+ {% _9 T
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 w8 ^& D+ H" R; N; y8 }4 \% v" E
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " l5 x* p) l% L
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。

# n8 @' F' _  z9 Q5 P% c# |9 R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))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   6 s& N8 d7 n4 P2 p
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 _, K0 k3 y; }
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " M* H3 u! H0 ~! S- k
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 R: K" O7 I: o5 X: d( |
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

" e3 D. F2 C/ w' R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：
, y) c6 e; z( {( x. F- A$ D$ h

4 K0 ]- L: c/ M; v& l3 r! F

1. while(fend > 0)
   . s5 G1 B& U0 J: `4 j' D  i
2. {
   8 L0 L: @% h! Z* r9 }
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ _& N' A2 E0 t
6. {
   8 L$ b- z4 U& f* w1 q3 w, f
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    & }: w0 ]: {4 Q. \! d
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    5 I$ |! l0 v$ i. j9 |3 g
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * Y0 J( l% l$ v$ x
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + x- n$ N6 Y( C% s- c* _; ]
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 X7 J% o: P1 @  G. M
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    / D1 ?! t; O% T5 ~9 V
23. {
    : W8 S5 a& {& u' H3 e$ X% g( E
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 e. r; Q7 v6 {
25. }
    
26. }

复制代码

& [( _8 l8 G: J5 H8 l' o
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html