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

) l* q, F9 F+ w, ^4 B

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

5 S8 C9 V( g% |+ T) ~/ U" ]

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。

  
  

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)
   ' l( z0 x: v; E$ ~  M: x
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   # Z( {" V* n  H- T
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : u* H4 w" s* B/ n' n8 F) z
11.         {
    6 \% [2 a+ r/ x  ?, o, W& b
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 z( K4 G  K: D
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    + H) r* Z; v2 z) [2 R
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 h# N- q0 ~4 A) m
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 S& y2 S: Z- Y- V& B
19.     }
      u/ o. {  X- U
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ U% g0 A; [  @$ h/ Z3 B6 S
21.     if(ret == -1)
    8 m9 I! i, u0 H
22.     {
    * q( D; q: c9 p" n
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    4 |: c( J  J) C& y( Y) C
25.     }
    5 W1 e# `; e- L+ q& {
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 N5 H( Y! Z" I/ H
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 }9 L+ n% m. J$ Q) z, X  S
29.             return -1;
    ( o; a# T, O7 Y* I
30.     }
    4 R* t6 ~) F% }$ J' s, ~' {
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);
   ! @" q) T2 r6 z$ ~6 k6 Y% J
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   2 c$ d3 A" k$ H0 L2 T
4. 。。。
   3 G# p0 c+ _9 |) i* E
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");
   
9.     。。。
   & H! Q* i. f3 r# W7 `4 M4 i, K
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : s4 u, d  Y" Y
11. }
    & y8 y3 _+ z8 L# H" j4 `- m* q
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;
   # q4 G5 b4 ]# m; G
3. int main(int argc, char* argv[])
   : ~5 q& `% H' F& p8 Q
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   : p* ~- J3 k) g, g$ g' ?% ^/ G0 h3 ?
10. ...
    8 ]8 Y* m. d3 [3 d" \0 ~5 e$ J& c+ b# R
11.     while(1)
    
12.     {
    3 w" G1 e( c- G' x5 b5 \( P
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    
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" \
   ' Q- K" c& G' W+ Y3 P3 z/ ^
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! n. D3 x" e3 Q& c* M4 _$ B' B
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" \
   ) I% ~) Y. V# {6 s
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   / U9 G' q2 |5 g0 g% j
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
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" \
    , M) N3 G1 b4 s- n8 C
12.             "\r\n" \
    + A, `/ o5 G' g$ }! H
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # `; i' z" c+ ~. u- ^7 J+ X
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' J" E: q8 f5 O$ i2 o# l1 v9 l3 b
15.     {
    
16.         free(frame);
    5 R3 o( Z/ W5 e+ m" S6 p$ y* n
17.         return;
    ( d3 z9 t. a. _4 J
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" \
   8 ?& B  l4 Y/ E9 z4 g
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) r8 w' C! Y/ \+ g; a6 t
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / O: c( ^4 L. e
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ) v' l- E. m$ T# ]# C+ Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . t3 l' x3 s- O. C4 J2 Z4 J7 X
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 H8 u4 \8 Y0 b
10.             break;
    
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。

  t. d  x. G) P/ P8 G, h! Q

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
, X8 Z* `+ ~" V2 u8 L

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 j. `2 f' H! K" c' l# \1 R
2. {
   $ Y% a7 {" {- `1 Q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & n( ~& V9 n+ H4 }
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   1 M, P0 g. I8 k1 Z  E. p
7.         return -1;
   * m0 C% F& T8 C, s  d8 c
8.     }
   ) M' Q* ^0 |/ r+ D# `
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ! f3 o% @' m8 R( Z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 o4 `( n# T/ B& c/ X! Z. @
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / m; u8 ?8 N! H6 B9 _, ^
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & n9 D$ m$ L# X; @3 t
13.     return 0;
    5 a! l& N6 U6 P9 O$ c
14. }

复制代码

0 P. ^4 g+ L" ]% V9 d) M% ~2 [( _
* r, `- j. y' C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：


6 U" Y+ z! C/ p/ r- F% t- p7 ~( P7 `! {

1. while(fend > 0)
   7 E0 U: K1 F. G6 \0 k4 u
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 @/ `: @. G* |; ]& |# n* K# @
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    . g' V' {* d3 `
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + A1 V0 B8 B) {+ \2 x) a
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    $ U9 Z6 Z3 s% e5 k; P7 h# i$ C
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) N$ a5 `  r  o  m" e9 l5 w
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 R8 |7 P) K3 L3 @% T% m8 j5 r6 C% E* J
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 ]# O/ T! n. P- P  l& z
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ( g& n, m! G5 {: h$ C" _6 ]
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . L) c6 f$ m6 k8 \5 i
25. }
    
26. }

复制代码

; ~1 z! f: a3 R# w# u
4 ]8 v& h7 ~/ I& N1 d# C+ t# S7 H

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