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

/ `- C0 o; q- o6 s6 c. G2 E1 ?% h! S

7 m: `, ]/ H+ N; o4 a/ h

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。

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。

  
  - N% O/ @" O- l$ b1 c- l1 Q7 C# T

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。

" K6 K# x& l8 `8 I' U* n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)
   # g# x5 a$ c( ]( X: p
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' g0 f% |& `. U0 }
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 A  o2 w, v# Y7 P* E# W
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ W" m5 V. ?. J; w+ @( R4 Z
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; T8 _1 V6 Q/ ^
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 Z; B/ E* ~5 n$ S  `& `2 L
13.             return -1;
    
14.         }
      c0 V4 i  P, O: W+ g1 ]+ m: a3 [( R. _
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    4 e% J- {1 X9 Z) p9 ]+ D
18.         printf("setsockopt error\n");
    ; E! p. D1 F8 L3 ?, |; z, }. d3 O
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    - @2 m% o+ K- {& W3 L' T2 r. @
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    1 o  \9 j! K- M& R
30.     }
    % I" H2 S' C$ Z( Z$ r5 x) a
31.     return 0;
    . l7 S) b* {+ a% a- o- U
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);
   - v( ]0 e% n9 B+ G
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   6 q  o& g) g# [/ P' s, }" D  w
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ! `  a: C" }- d* e$ U/ I
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   + n) a- N; }) G1 m
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; {# }0 _) ~3 f# t$ x6 e
11. }
    / F9 q- B7 w: A- v6 h! H) r2 b
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);
   : n( i/ \, Y% S9 {9 w
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' q3 |$ c" b2 e# Q$ J
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;
   # B) f$ W! K& L- L1 [/ o0 M3 `1 y
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 {3 h! M: p$ @* {2 h- Z
4. {
   * C' g6 H$ m, F) u' @0 u7 H
5. ...
   ) s, }/ [; j9 {1 B- P' s+ i9 H. |
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   $ e% @: b$ `9 ?: R+ O3 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);
   ( D/ }  [2 L% ~8 `1 V2 w6 O; c
10. ...
    0 q; p# @* }; h% X$ x; \
11.     while(1)
    ( ]% }' b$ N7 T) l% B
12.     {
    : D4 }/ y4 Y9 H5 u' T. W- c
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    & {; p; k9 W" z
16. ...
      }. g( J" b& R2 n" m, ]) @/ o
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" \
   8 S8 r' T% h2 L. X. H9 ~
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ' i# l" [5 n5 c& s/ R+ `9 w8 M
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & [' }& a+ ^7 |! \3 Q+ \, g
7.     printf("preparing header\n");
   ! f9 _  p4 f7 d4 \: D% r: R
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 a' Z" ^9 F9 m, q: ~; F  T6 A* F
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      i+ {5 l: I5 J+ V0 @
12.             "\r\n" \
    + n2 F% R9 y( d1 k4 L1 F; C1 i
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      C# l$ @5 s0 d( Z, Y0 ^
16.         free(frame);
    
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" \
   3 X! F; d( m- E3 A# T% w) L
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   $ Y6 N( O* p8 K9 O
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 e5 D* F  O6 k& e
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 h2 a. [3 U2 j  U2 U8 ^! m
7.             break;
   ) z% N/ `9 @, j6 N9 ]; r
8.         printf("sending frame\n");
   1 q& F( g3 ~$ x
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; Z  z: T1 q- ], r! E/ P, H
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。

( j3 n! X) J% W; m2 y# w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)
   3 x; H; G/ v- x7 k& v2 s6 h
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 l+ P' v. |: @3 ?, j/ q
4.     if(*socket_found == (~0))
   : v: p8 q$ G& G
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   7 p& {4 u) {3 \. s
8.     }
   / u8 G2 f' R$ v3 A9 m
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 \& ^- e' J# F. F/ Q" `/ V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & H1 @, m% S0 `5 v8 ~8 V
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( Q( M) X7 _! A1 g
13.     return 0;
    / B; ?  ]! E2 C- S* c5 `4 O
14. }

复制代码

5 s. ]# r% @. t7 J1 ~
2 |. G/ g8 s) B9 o" _2 o$ l, T) X6 V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：

4 v' n% v0 k0 x$ X+ a7 p
4 k/ P: L$ d& y2 J7 t' T* h

1. while(fend > 0)
   
2. {
   $ Z4 w+ {% O6 U' K2 ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # W: l* @7 U0 A" c7 P
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( N/ J! c+ |  M! p8 o) ?0 t
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   5 l) g2 F) _9 a' W6 W" K
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   - ]& }) O% |6 X; {( U8 P3 K
9. }
   
10. else
    
11. {
    ! y' v2 `0 n" M$ X. Z4 X; `
12. picture.length = fend;
    ( v) S9 x7 ]6 S
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " a% ?% r6 B- l
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ! M& I. E, x, W3 |$ A
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % n1 v) _. L  s/ j+ W0 Z! K# {
20. return -1;
    2 [9 H; j; ~" G) G2 s: T) }
21. }
    
22. else
    5 e0 b! s5 d& q" H+ L8 `6 [
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " }+ H) Z' N6 p
25. }
    / m3 C3 D' f# ?7 u
26. }

复制代码

1 W" U( X7 P% R+ J& F$ n5 H

' {. R8 W1 {0 G" \# t  I% T
. V9 V) Z- ?4 j' t  g, X# D) _! qiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html