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

* a! G" [# ?/ `7 y
8 G7 u3 v+ }; K- x7 e! i1 c$ M/ i/ ]

/ y. H. T: n" ?$ q7 h/ v. I3 K; k

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

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。

- [& y0 U! X# B% y

1 m, J% E7 N3 F3 D* U! K: n/ x

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

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. {
   $ {% s+ k3 `+ q5 u( q
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   2 I; T6 F5 A+ D6 B/ S/ [
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);
   4 }8 }8 z# a* ?1 o
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   # B1 Z$ j. p( E$ Y! K9 d2 o' W+ w
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 X: d6 l  v( \5 N* X! w7 v
11.         {
    3 s# _( c0 A5 r3 Y4 a) S! d/ b
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 K$ h# B! _. `0 W- G
13.             return -1;
    
14.         }
      Y, J% n( w6 ~- R% F  P" `9 m9 D
15.     int on = 1;
    
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);
    
21.     if(ret == -1)
    6 Y; D" z) F4 R4 [/ Z7 q* b6 K. g" s: j
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    + i8 E- r5 e, d" f  r
25.     }
    4 X: {1 E! W9 n4 B5 l2 C# ^( c1 j+ M, j
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " I5 a. O; x$ |6 S% `' X
28.             printf("Listen failed!\n");
    " {0 c6 F- l( T+ n+ T
29.             return -1;
    4 P( q) t% D9 q) P9 d
30.     }
    
31.     return 0;
      c7 r/ V1 ~+ X! \# z
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)
   * F6 k3 E+ M6 E% N7 y# `
3. {
   & Q. Q/ s" H) {, h7 r5 s
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   7 V* C) S! n* B+ K, Z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   " u4 |2 R8 x: f$ X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - z, M1 k7 t' F4 {4 o0 Y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    : `9 N  z$ R* B5 Y) q+ g; W
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);
   $ w/ X: r; e+ N# ?5 T
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / o, F8 F' K7 N8 C+ t
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;
   2 X/ W1 {$ p' |; ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   2 C1 Q: h" ]" J1 B
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : }' Y, P* l, m5 H1 J5 g
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / j" A# |2 S8 R) P$ 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);
   # G, P2 e: p1 o& A2 e
10. ...
    
11.     while(1)
    9 H; ]: w9 T! T" v9 \# K
12.     {
    1 t7 _% |3 {/ A
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / ?" t$ Z$ P: h% i
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    + Y1 m# a9 x2 N7 _. t! b' l
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" \
   # N7 J4 t2 l  V7 s6 ~
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   7 r+ i1 Y- ?2 }$ D* z- Q
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");
   : a* W, M/ p# ?* h( h
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 Z' b) q0 p5 ]( V
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)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    1 G' y- x) @& Y1 y! p! |8 V; z
17.         return;
    . E' u9 b! Y  Z( S
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" \
   : Z$ X- [1 l5 s) m, P
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % ]* ]0 E8 Z7 ?, d. P3 L0 _
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 d4 u( \% e% J6 w% M3 j$ v, [
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # V, v- P7 ~! |
7.             break;
   1 R. n9 K& W, P$ A9 ^( u
8.         printf("sending frame\n");
   ; D' f! R( _  B
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
      e# T' @) [4 d
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . U8 h/ B+ t# m  k3 E) ?& {
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。

  V; |2 ]- P  p9 ~: L* ~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. {
   * c: g2 a! \' Q0 k5 x
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   # a5 \8 }: Z% V4 b$ L
5.     {
   ' h- Y; T5 ]" G* M4 |
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; E8 i- m- X* \
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    0 L. c' K8 w* M4 `% T+ L
14. }

复制代码

4 C, ~. T* O# N4 J1 ?7 L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：

& }. S/ b4 A/ ]& y  v$ k

1. while(fend > 0)
     w2 t! d( K0 }. U) F; i
2. {
   ) P' S/ r, O+ |" k8 K! i7 y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * d' D7 C8 z) K5 y: t( w
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 T- X. R6 T( Q" ~# k; R
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 W5 Z- b% Q, A! U
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; v8 X( t4 }8 C8 |& s
8. picture.fin = 0;
   * Y) g' O. P9 }* V3 w; b. M
9. }
   
10. else
    # @( k2 I2 I! J% Y) S. p$ e
11. {
    ) S; k, ?" z8 }, y. c5 K$ n: N2 _
12. picture.length = fend;
    , v/ T# ^. y0 \, W. a* q
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    
18. {
    & J5 M& P" _# J
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 n' w; q. w% n6 l: C
21. }
    
22. else
    + {- v0 D2 U. ^
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! Q# e/ v9 R' M- b# B' {
25. }
    / ^7 P# H, ~- t& M
26. }

复制代码

5 @3 X. V5 g" P  P

( }8 l/ q, y7 N! Y
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html