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

  x4 B+ z4 ?6 r& k  j

* {* c$ [1 m0 P% f5 Q+ c

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
! {  y: l2 T: ]2 x; e8 Y
. ?. O: b. [+ k) e3 C0 v9 T1 K

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。

" D" X; [/ U, L  x2 z+ N

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)
   $ p" v# |. l& V9 d$ H
2. {
   $ A0 c3 E7 P% E1 V' \% D- T  O
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   1 i- v5 o* l+ q6 n0 L3 ]: i# k: ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + R# O5 Z' w9 `4 u0 R! i
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
     V2 V4 `% a/ Y
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.         }
    # c6 d* s5 H- x& M, Q- o" }
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      F  X( p# o* T5 c& M4 c# k
17.     {
    & y* ~7 S3 f" y3 `- h, P2 E
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    & J- y8 ^" s: d" T0 D
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : ?9 Y; Z  [( U0 a* K) x2 v+ j% p4 {
24.             return -1;
    0 t& o8 X# X4 \- ^
25.     }
    9 Q: _2 w2 O; \: y, `( t  n  `
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , Z. v0 Y7 f3 j
27.     {
    ; d, _; k, g5 y- Q! y' |9 H
28.             printf("Listen failed!\n");
    . G! s, L' z5 J- L
29.             return -1;
      t; i. l9 w8 E1 d* [
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 q$ [9 j0 K; `8 c
4. 。。。
   2 c! g8 M/ X0 }$ C
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
     G+ E  u# Y+ N3 G% t2 P
9.     。。。
   & X* V) G( d0 J. d$ \4 m
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;
   7 _" B% |! P! J$ X: Y9 Y' O, c
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ' [+ }$ A4 ]. c$ j, u- t8 C$ f
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 R( N4 I! L7 s$ ?' `5 g
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 L& e/ w& [+ i) l) o
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);
   5 Y+ ]0 _( `# g2 b
10. ...
    / N3 o3 F- X9 e: [
11.     while(1)
    
12.     {
    0 h+ @, {& W1 L- A3 D; T
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : s/ J0 R& K6 o, U4 d7 F
14. ...
    
15.     }
    1 P2 j8 u' K2 X' |! E
16. ...
    ) J) Y+ F; z' k' `$ f- 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;">
   6 R& [( H& {( C* ^" s- h# o0 u( M" C
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" \
   3 K# t) N; ]) X8 X1 w- p7 m; S
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" \
   7 `% y$ n8 e; ^6 j0 _
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   $ q+ {) f0 [! f, ], L
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + H6 e" K" S" }; [( o! Z
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 d, I( C  Z& S/ `' U4 h
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   4 x7 J3 g2 q' @4 \
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : E7 X5 n1 x8 l7 o: y* L
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 b% F( d7 Y# f: h
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 ~# k; _' c3 F& r' ~+ K) [
16.         free(frame);
    # k( d3 s' U; b3 V3 w: v
17.         return;
    & }0 P: u  H6 x3 n8 S3 T$ Z. u
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 W3 a: L) U5 t/ D. `
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)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / X1 t. Y+ i' h" `! t
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 h* L) C2 \% ^. ?) u& _; [( @$ s1 j
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。

- L) P5 w% ~  }; h2 o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 r$ Y6 H& M. s# \- @$ x1 b2 y. z
2. {
   2 X( m  s2 Y  B, N1 q* c
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 D! m( F3 d' s: _$ v) q
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ( Y) _) y3 F5 p
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   8 X% p: u9 [3 P, V1 b; e
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      j6 Y1 C' a$ [8 R2 d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) |- t; c6 N7 R+ {- @7 b. D6 s# T
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 d, T4 \, C4 F3 C
13.     return 0;
    6 @$ ]* h0 l4 [; z
14. }

复制代码

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：
$ K; I* s6 l7 L+ A8 d

1. while(fend > 0)
     F0 G9 I: W6 l9 u6 Z) X3 H, K
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ' q4 p$ I0 g. a% q2 |# J6 Z; u
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; I8 t3 k5 z" u6 K9 S% G
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 r9 o# T/ R8 S8 `0 `+ U% v+ F
6. {
   6 g) Q/ W- p- [
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    7 Y7 h1 _) v! A
11. {
    ; V$ {+ C6 M, ~) `& X1 K( k' y
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 J% t1 Q2 @* B1 w3 {# f6 U0 x0 ~
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 [# o. Y1 y' U1 _  ?- k
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    : u" W/ c- Z  @# \0 `  }
18. {
    : n$ r) a) _6 I- V7 V# q# k
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 F0 @/ G9 V- c. I9 }  w' ?% V( ?4 h
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    * \0 \, e7 O+ R3 f
23. {
    + a1 h  X7 A, U) S3 x) n0 S4 x* c' F
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! b1 _$ T, G- M+ w4 o6 U( g
25. }
    " H. |; q+ n2 J
26. }

复制代码

1 o' I; w1 v5 u- I

2 B1 ~8 ^$ ]# v( b; N
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html