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

. h' N) W  h/ v( ]7 Q9 X  q

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
7 m6 w( y9 {" v) k2 z: y5 s

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。

5 u4 J2 v7 E3 Y

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
& T- f+ f. h6 g  [6 ~

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. {
   8 G2 t* t6 |9 z( H$ M
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) s7 h4 E+ z6 a, k# H" s/ R6 S- x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! F- @0 R9 a; h6 O9 i5 w1 a) B
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 [. G) {) a7 i' G
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 p6 M  s4 w5 z( }
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
      d: R" G- O$ t/ Q
15.     int on = 1;
    5 U% P& m1 x4 l8 ]0 @% g9 h
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' X, E6 m/ h7 y3 l! V9 w8 _
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + z: x; @+ V7 b( s
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 b& H. z6 M% M( l) }
24.             return -1;
    ) r+ ?9 m: V4 H: B+ {
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    + {2 B3 V  B/ K9 B& f/ }
31.     return 0;
    ; |( v4 [; `! L4 \
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);
   0 ~, c, T  O. O9 e! I
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   5 F2 s( e/ h8 p
4. 。。。
   0 g* g/ F3 e2 Z: W
5. while(1)
   ( |3 I' a7 Y# U/ U
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % J3 ?1 V3 S7 n; @' e+ {( ^! r
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , Y5 }' g* s8 y
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;
   1 D( o7 q2 a+ p' b2 l6 T
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; u* C) a# V" p3 u* Z8 f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 L' G( T% V+ E2 x  H7 w
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : v! [, |5 j( l. q* R# i
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;
   ! b. x7 K, [- {0 c. b
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 c4 l. Q2 [! X, P0 W
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);
   
10. ...
    & [4 p- }! z- S0 j" k
11.     while(1)
    
12.     {
    2 R5 j. y! G, }& o! }& `
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ r/ g% \% |! q# u
14. ...
    
15.     }
    1 ~9 e3 _+ V/ D  x. I/ `1 [0 P
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;">
   5 u9 g9 i) u! ^
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" \
   ' d5 R& g& h  {1 b( L
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   5 Q# s) A- G1 w$ [, l' x
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & E9 W, ?3 F9 o: i# y
7.     printf("preparing header\n");
   / ~" ?, k" ]4 Z% q
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" \
    
12.             "\r\n" \
    ) x) H/ |' ^8 u+ c- h. T" o/ p6 ^9 T
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 W, c& n& t, x! }  T2 V
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ D0 ^% M; S6 B3 w: f% k7 \) C
15.     {
    1 F* i2 w. ^1 s1 I' S+ n
16.         free(frame);
    9 ~0 h, ?- P- X$ c
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" \
   
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
     A2 x! @7 H' F2 f9 c$ ~
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   6 }% @) p9 d( u: R
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 k9 l: R  A9 X0 g$ L
10.             break;
    ! _9 q3 a! {  i! @, X
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
( ]. C3 T* B! K; W$ E9 A# J# i

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , }* e- R+ W4 R
2. {
   % F! @" x" a# a3 b
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ l" U) i0 c  ~9 `. N  D
4.     if(*socket_found == (~0))
   , l: k4 i: i/ a& v1 O- f' A
5.     {
   # a- Q4 f; U/ s9 g# K5 ]
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   8 S  Y( }. b6 G) I  f( s$ t
8.     }
   : Q2 E  W  v- u7 l) K* o4 h
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
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：
1 e; O8 a) ^1 l9 y
6 ~9 g5 B8 T* F
% y4 ~3 w6 F$ g

1. while(fend > 0)
   1 Z3 |* a! ^; M( A; B& [, E* H
2. {
   / [$ U% t) d8 h
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     M# [& p4 e, m7 Q0 w% ~4 K$ |
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   - p( D" z  R6 L1 j
6. {
   & [4 [! `/ ?5 O* E" L; S1 {' h3 P3 i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % n  T! ~9 B) \% h
8. picture.fin = 0;
   " f; ^% f$ Y- P; j
9. }
   
10. else
    
11. {
    ; G+ p$ V2 ^7 @3 \" R. T* A: m
12. picture.length = fend;
    9 X* S( {) R3 M3 ]" w4 G/ s
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    . ]  K' ?' v5 W0 H2 V  b. f/ W
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( O! l' G/ f+ B4 `9 l
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ R4 B* T8 u- x; n
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    * u2 R. \7 V) a6 W* m3 l
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - N8 W3 n$ \& ?9 m4 ]
21. }
    
22. else
    7 c- n4 t$ f* R3 r" C1 V' O; f
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & v8 i+ k$ q" t7 J( x/ a
25. }
    0 U+ ~3 K5 B& _$ o
26. }

复制代码

1 O/ Z1 r2 g+ r8 X2 S( J

5 ?2 V4 \( T* F7 m& n4 h* V3 ]0 Q& D$ B
. E. N, E" E! E5 |' o7 [iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html