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

  }  ^1 ^$ x& h  g0 ]' w: [

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
' `. j0 j& T& n, p, ~' S
- |) o9 t8 a" N. 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。

0 W- Y; z, z& {% D) R( L

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。

/ e- }/ X) w& F: L: L6 ?一、HTTP网页服务器

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;
   & `/ y8 M9 |, r% E- @
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , a; U% U( }, p! e6 j" q" H& W
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! u: x1 u: p$ V7 {
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)
    9 G( |# n: W+ B
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 ^( n: S) G4 B! v8 q$ A
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    5 Y6 q# e7 M, c5 g
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 V/ X6 R! K- }8 {
19.     }
    - Z, W" t1 b' o
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! b* K6 {5 ]! M- H! O
21.     if(ret == -1)
    ' j9 W% b& e7 A7 ~
22.     {
    : }' P/ n! K: R3 k5 G
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    : S  L8 |, _3 q# ?* j9 w$ [
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( R! i4 ^, L- n( k1 f' I9 j
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 d6 Q  l) V: @0 T- {
29.             return -1;
    - H  f' r% {! v1 b( ^0 Y7 J
30.     }
    # s. E1 a) e8 o% O: u$ n4 T: W
31.     return 0;
    $ E3 Y! e- T0 S# V; w# A
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)
   " R9 W1 Y. m% H1 @3 U. c
3. {
   ) v& u# B# [4 X- C* |
4. 。。。
   5 l1 w: n7 z4 P% b. G/ k6 e
5. while(1)
   ' S' ]( @. S5 _) s+ E0 E
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : U  w8 Z: i) @' y/ R9 b
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; J6 x1 m6 S" F- \. \
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 ~9 O4 ]+ p; ?
11. }
    
12. 。。。
    4 [$ {6 j0 _# t
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);
   " `% i7 A* I" m! R$ Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 P' V( j" N1 q) s2 g; w) ~
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 ^* y/ r8 r' E+ n. W! U
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;
   8 e8 O! X0 ^  e, i2 G
3. int main(int argc, char* argv[])
   8 g! }' A9 W2 m* M) g2 w8 O
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' b8 G7 ?$ B; u: Z  d2 r8 |
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " e( @! H1 Z! @1 w, d5 ~
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    4 i* @! N3 ^8 s9 W$ ]5 x" X7 j
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' s5 s4 N$ E0 }! [' C4 p3 K* e
14. ...
    
15.     }
    % u( a: R- B5 _% k' z4 i
16. ...
    8 A# q' \" R( \5 ^+ U5 E
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;">
   * d  Q8 l2 f# M! G5 s1 S; A
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" \
   # I7 O$ w/ t: I1 N
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; \, h, y& Q. q2 U8 L% O
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   , B' F( w, }7 P# u
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) @8 m/ @1 E/ s8 Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 Y0 f1 u9 d! q6 A% `2 {' U2 z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   1 J/ ]% \$ @+ J  A' k
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ! f/ C8 `7 K: Z6 g& `4 g- F6 n
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; y" p9 {! ~$ G8 L0 f" y
12.             "\r\n" \
    ( B+ ^5 a1 H2 q  H# H8 J
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # \8 @* h( C: z( J. h
15.     {
    
16.         free(frame);
    / H/ [; ^0 D7 U# s. ~& Y, [
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" \
   0 ]' I( Z( ]( ~# t1 I  y
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   4 ^3 t. e1 u/ s+ g
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   . M3 m( p2 p1 o  {/ o
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 ?2 M7 b- C$ a: l: F
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ; R3 ?: X2 T4 C* z6 T; `
7.             break;
   9 S$ p( T2 g+ y1 \; L
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    * g! T4 O2 T2 m; |+ a" \# Q' G0 }. o
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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。

+ |9 e0 L. h7 |: H6 L  B. L

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 H+ C* @- x: p8 ^7 a* m! A! V

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   8 a5 N6 r# g: G9 \
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   # A0 Y9 O% @4 X  w: {( V8 V! m" U9 g
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 w) r& b# Z" }6 x! O
7.         return -1;
   
8.     }
   ' G5 Q6 u& t8 j5 @
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 X  [: h. J0 c3 S4 e
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

- x- K0 m) k( D. m' F* ~4 t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：


  n. Y% ~/ ~! ]2 Y7 z& F0 H5 T

1. while(fend > 0)
   ( G  J' S9 ^! E8 X+ e6 E) a  m
2. {
     n2 e# d" z8 K# ^$ j$ g6 a
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - `6 s6 p; H8 |. F  B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 N3 r" r. f9 ~% j% k- l1 m3 g
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / S7 ~4 n! y+ y% {& z' \6 b0 Q4 U
6. {
   & c: [: m: ^0 X/ I
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    * L, E% M: j- Q$ e( Z
11. {
    
12. picture.length = fend;
    - F9 Q4 V) f' \; W' j
13. picture.fin = 1;
    + {$ K* i0 t$ r! ^
14. }
    : j+ R, R! {) |7 ^/ w
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    - J# ?8 z# Z7 X+ {% ~
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    5 q, R/ l! s" g2 \& Z
23. {
    $ \4 P6 Z* N2 w$ ?2 U& S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    5 ^/ Y4 X$ y" j0 n& K2 }
26. }

复制代码

; u' V+ `5 [9 C% G1 T1 Y

- Z2 P7 W8 g  i% x
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html