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

9 {  V0 m1 r; N' 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

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。

+ D8 n2 N) Z$ i. k' Y' M5 U

7 C1 @3 T" S$ \8 V" C

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
: A0 e- a0 d6 h% g! r

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 B: S9 k4 D+ O, Q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / m2 t1 O1 w3 K: o! ^& b" |# N
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ! ?4 e' F1 e% s( c8 W9 b1 _9 J
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : F5 _; b7 N1 V+ y# b
11.         {
    ) `( H5 P$ q; Y7 u( S) e
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      c" p/ M, I. W0 W4 P' ?
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ! Q' f2 B6 C& W  U0 _
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    * V. {) H5 j# r, Q7 w8 \0 F( z
22.     {
    $ n' p& b$ ^5 `! P
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;
    . T3 }/ `; T# M$ C) R" y* u: }
30.     }
    
31.     return 0;
    7 @9 j3 U( t( X" r& t
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);
   5 F. o5 t- M  J9 |3 G( v& {
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   " ?2 V& H% i9 j/ \
5. while(1)
   2 C% T4 N/ R4 h" e1 ]2 `
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   4 W/ d) q; X, I
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 Z1 E& v* Q& ?! u# ]
11. }
    
12. 。。。
    2 q# Y5 r; Y4 d& E) h8 I
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);
   5 i( p, }  y. [0 a. c4 ~6 v. x8 E' T
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;
   8 A9 V0 v; Q( b" @+ K
2. pthread_cond_t pct;
   - f- z5 k8 |6 }: {* }
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 q. Y  U$ Z8 ]
4. {
   
5. ...
   ' k* }9 j! [  ?  C* K# ~2 D4 }
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . t% k! g1 {" \, y
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);
   # }9 k6 Q3 ?3 w, O
10. ...
    , }/ S# O+ a, v9 K& G
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ( s# g+ |5 x3 l5 o6 v; }: a
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" \
   3 |4 }6 M" l% ]
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 m2 ^  U+ W  Q! ]
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * P% M( P1 g) F7 m( E# ^, C
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ! J, T" i4 J# W5 }  ~7 \9 S
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' v) m( [) [# T' R. o$ I8 t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   / j, }& T1 n  y( K( f0 v! v
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     u- {$ v1 a3 }8 y6 c  w! Y0 j
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    " \4 Z8 ?2 f  t6 p. x
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    / K# b. r+ r1 N7 E% c! m
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / [& L3 h4 m; _5 T" ^) o1 a2 `# K
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % _8 I+ J! u& Y( H. n( r' Z- K7 v( n6 A
15.     {
    
16.         free(frame);
    ' y5 A2 ?7 e% W: X3 l  c% b+ F
17.         return;
    0 I2 S7 e5 x8 g$ [3 |: t/ y
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" \
   9 R$ X  C/ A5 Z9 U  {
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # w* U: A0 L4 C
7.             break;
   + o- g% k- B3 d) e$ G
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    4 K% U' h- @/ B; z  h3 X
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ^8 O" D1 W# T4 r5 g+ e- Z
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 s" N) n$ R! K, Z8 U. D# Q
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。

; U  t0 S' j: G0 K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)
   % R( J  \$ t6 h! z8 N* u. l$ C
2. {
   2 i4 R( j- l, \) G) t9 a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   & R- c, e. E: v, ~4 n' ?; x
5.     {
   & ^. A7 p0 m- G. r$ d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & `3 j5 V( D5 G
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : F9 p# p# C7 p7 L& R' W
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 {% o; P* v; J) `) `1 Q; P
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

' r- v! U+ l! z; y4 @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：
1 Z3 N6 K) f4 d" L  `
) o# ^+ U/ l- N, y, K- d

1. while(fend > 0)
   
2. {
   . D+ D5 ]; N) g5 a% C# t$ J8 N
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ' T5 W- @1 g$ H0 d+ P; h
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . D) {, F$ ?0 C  D) P/ [, e
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * ?0 {& @1 U4 H/ M. m
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ! Y: K& U: U4 Y! Y% b5 F
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. {
    2 X  @+ ^: }% p# j
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 x  Y5 Q* I. y8 w9 o
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    $ s7 |' k6 a% k& {
26. }

复制代码

5 o, D; G- t- i9 M! f

3 w& ^6 M) F! p6 E' F% y
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html