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

/ q( I" a) e$ R9 f2 v

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
0 j; I3 m1 k+ x1 f2 i( h1 U- i

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。

" i( a2 A: r+ [' X5 [

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
3 c) |: j; W; N0 Q

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)
   * G7 `6 A$ Q# Y3 e/ ^) X
2. {
   % D. Q8 m8 B; H2 @1 i3 @
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   1 h) ?% p) T" h+ j5 ~! M8 J0 T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 m1 e! d" M5 d& b$ ~. ?
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 J" I4 q& P) V2 H# l2 _8 ?
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.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 v1 Z6 u5 F8 h# B( K* M
13.             return -1;
    " J: \5 t8 \* o5 R. \  A! c
14.         }
    , p# R! x. M6 W" P
15.     int on = 1;
    7 g% v1 m- E, J$ Y9 i/ i
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / v7 w8 A  b+ C/ K" V
21.     if(ret == -1)
    , q+ N2 t% a& ~- g* v+ t
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( C+ D4 d$ z& G$ ]6 x( U
24.             return -1;
    5 v9 N& J8 n; d0 A/ v
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . v+ c6 X5 W3 q; Y* l. I$ g
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    , g& f& I0 }" z
29.             return -1;
    
30.     }
    3 M! Z" ]/ X: _5 Z) ?
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. {
   : w/ Z) E  H8 b3 L& @) T; \
4. 。。。
   
5. while(1)
   & D6 `6 _1 r7 A% C: U; h
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   8 X" |3 U6 R6 Q1 d4 D  o" a
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   . I9 c3 {/ F9 l  _8 c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
     L. b8 j: b6 t$ \
4. {
   ' F2 }3 R# {; f2 X( r. L" [
5. ...
   , K- {# ~% c4 v% X/ x+ R3 w. Q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; h9 ^' F" R' `. j' \
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' _& {- g% ^1 Y# e. q- r+ V
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   # i' E* ^3 j* w# E1 ~: C  b) Z
10. ...
    , k2 L/ v) h6 [! I' z/ a
11.     while(1)
    3 `5 m8 v) b' |  g) q( h8 j
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 ^) k" ^6 `5 h* w" }; O
15.     }
    
16. ...
    6 F2 ^  y- Z* s' S8 f; ]
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" \
   . G- X& Q) I. N
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" \
   1 z7 G4 j: H  f2 Y- B
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . J% P% P/ J2 e- x0 J6 R
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! s6 k- t. Q3 X8 b( K2 C
7.     printf("preparing header\n");
   ( C+ ?9 L1 r; {8 W
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" \
    # F7 j7 ^1 o9 K0 Z
12.             "\r\n" \
    8 \4 k, v$ ]! p+ l* w& _% V
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 ~" I# Y: h9 x4 {4 M* x  L
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) y  R, j0 Q  x* }1 T2 a/ H6 Z
16.         free(frame);
    
17.         return;
    # `3 U$ X3 K6 n: h0 t; A1 b# @5 B
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" \
   ; [4 s4 I# _- C" Z. b
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   - [7 t) o4 U, l% |
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 x% {' t' ?0 I8 _' i) ?. `
10.             break;
    1 ~" `" M0 o9 a) w1 T- D
11.         printf("sending boundary\n");
    # A: b2 A0 C- J  y9 l7 m
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 d  {2 Q7 `# _; S; J0 i
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + U  m" v$ Y# a2 f" X- T) D
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.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' [& [( V- J+ i) t! o# v
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   + r7 _9 L) j2 o8 m& N
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & ?/ n2 x) P) C: T" c2 K; u+ P" R) }$ q
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' s" R6 s. Q1 Y' _4 I5 l
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - z9 g2 o( }* E# A: A
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 C; T2 }! ~1 D* E0 G2 E& p
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

4 q9 V8 J0 x0 A7 `  L# K( `
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：
0 C, i* W9 s* h5 q1 B
8 d, O- U: e  ~2 a. X

1. while(fend > 0)
   ) j- ^" c6 n; q6 X6 S2 v
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     |8 P5 Y& d% e9 n7 a* ?& q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ) z& a) X# e/ O! D; G
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( e4 X+ J2 \) p; C# v& C# ]
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 h+ m- ~" z5 j5 T- T
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ; {: ~) E6 @! D* F5 q
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

: `4 ^# T7 i- o# v  d
- w9 C3 j/ e0 R, J4 b8 N

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