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

& S; s+ F% G4 T/ V* t, A

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。

  
  

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)
   - t7 ]& ~; ]; `) t2 [0 j( t
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , }, e$ G$ _2 r# h
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   / E3 V' d: E: I9 z& X' Z9 ?0 M
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    9 ^* g% J: E* ]" y7 K# t4 s7 Y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    " C/ O  N. c' a8 K! \
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    1 z8 m. Y, S+ b. n
18.         printf("setsockopt error\n");
    & b$ {# Y7 j) x( s: o4 T7 L$ U+ x
19.     }
    1 a! q$ o* L' N7 z6 L( F1 F4 b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 x5 v9 M0 f0 W2 Q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) I6 X- F/ Y( z. l. g* V4 [8 X
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    - N. L' _9 D4 H2 t; 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)
   9 j0 ^7 T! ~4 A
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ( H: `; y; }5 C6 q# Z3 N' b
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 |9 d6 P0 ]1 X9 r
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & e! c2 h+ }; X" h  Z
11. }
    3 ]6 L7 e5 m2 ?/ G! L2 \, ]( J
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);
   ! T; x' ]* O& E" |& I, E' M
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 `; }$ H. L! d2 q! j+ @; L1 z: b+ t
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 z4 t5 k/ S- Z. }# a- Z2 z
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 w. }( l" H, v# ?3 ~
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;
   . o9 L9 @5 s. x! o, [) N& w! g
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! A; U6 m2 j( }8 L
4. {
   0 i4 p1 Y$ Z5 ?
5. ...
   0 j% }! I  a+ }# @% Q/ W7 E
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);
   3 x0 L% _& r- ]/ R8 ~' C
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   : W- }. h+ \7 g  p
10. ...
    
11.     while(1)
    & r/ O+ T9 l# N% _7 U: y+ @
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ( u' s0 ^% E6 Z# `; W( e: j) s
16. ...
    . F4 V$ Q0 e* q1 j4 ], i1 M0 e  u
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;">
   * a$ X, u4 K1 d$ r/ k; o; q8 S3 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.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   - @& x1 r8 C4 G( f- B" a' i. B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # Y+ T6 o  ~9 {; f- w1 W2 m8 M  h
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 H7 j* r* g! T$ K% E: n. r0 z6 d
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + w0 c" r+ O" n7 f0 z
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     J; X/ Q3 p* B) C% [
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # _6 u, z0 }0 A3 O% J
10.             STD_HEADER \
    * D$ ?) ~# G: o: f
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      Y3 Z2 C4 {$ k6 I; A
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    6 D; I+ k0 `* L% ]/ ?8 @+ e
16.         free(frame);
    & P, H9 H& F" m. [, K
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" \
   1 ~0 _& c: A. K' `
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   : W* U) @3 W9 U: H0 @
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % ]) `2 h/ t3 W5 [  ?8 m
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . O' \0 A! [% H% m( V8 m
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 ~) ?. Q& j8 k
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。

; q( Z" w5 Z% D9 H0 E6 I: u, r2 L1 g

# L. p6 c( C; x& r6 Z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/ @" J7 x- Y  _8 N9 X
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   " s9 M( K7 Q! _% _& q9 J$ X
5.     {
   3 r0 N# r9 X) k) P/ R" g7 k5 ]
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! |9 r  g8 |( p
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : g- p: e5 C; K% p0 z) }
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 J# ~$ I  @+ \5 c) w1 h
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
      X. }- B' v" F1 {) k' k9 f$ n
14. }

复制代码

( y7 Q5 ]: [3 z3 I' E8 Z) p' f1 A. 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：

& j* L6 U& e; b3 J5 O

1. while(fend > 0)
   ) M$ u/ l. d8 r* a. {# y
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   . J' w& S/ _6 }& y% r1 @& r
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ! p. f- o. F3 a
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 X3 U  N& i, C) Q# q
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % b( m) @3 ~4 q. a* e% j0 p, k, S
14. }
    7 d2 u: ]6 i3 T, N" O
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 R! \& g. O- f- t. {
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 t. n. c3 a- B8 H* }
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 X" e- g5 R% [& [
21. }
    # C& k2 X5 ]3 q4 F+ c8 \) [
22. else
    4 ~6 d# {: ~# H% `' t
23. {
    + Z* t9 z7 y7 p  M6 A
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # O" N7 g% o! r5 u& L* J
25. }
    
26. }

复制代码

7 @! ?& J& Z; S$ G  z
: `  Z9 E# }$ x8 p$ J# ziMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html