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

  u. u7 [6 k, U- u, V7 V

9 r1 ^: `3 ~+ P+ {+ @$ w& w" z

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

+ I' w5 Y0 ]: E/ g1 M

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。

& X  C7 Z- ^7 X/ Q3 G* [

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
- a' ~7 c- _0 c# W. y. B4 [! q

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.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # d( H; {& ?0 q7 Y' @( v( r
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; n/ r+ f7 g2 F1 o' }1 {4 a$ E; O& d
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : h6 L- ?: ^3 u- p* ^
11.         {
    + t9 t5 T* F. Q1 H: p" F+ x& b
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ' Q1 v9 }( f+ W# G
14.         }
    0 w* o, R. s  K
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    , {; N. h! @; b
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    0 h% E8 P9 c' h/ j* s; K3 ]' S# @
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
      ~. C) o$ N2 q) I
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    * C5 L1 `4 `( @. ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & w6 ~" m/ z$ e& L0 Z5 L
27.     {
    " m6 _' Q3 j2 p& \. T0 X) c: }
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    / Q3 r3 M9 \# v) N7 P  L
30.     }
    6 ?2 a+ Y8 ?  J4 V! A) Y
31.     return 0;
    ) R# D/ ?$ B! \. I
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)
   
3. {
   1 V8 E' Q& y# b
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : J4 k5 ~" m! |) O. U5 m
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
      n7 E* t1 W. W: r% h
12. 。。。
    . E: O" n! D) i2 ^4 C1 t
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);
   ' V9 S, O5 f( K5 K( D/ Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! Z+ f* {1 h2 o+ }8 f
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;
   . W. o5 l# u4 t! s! a' a6 P4 r+ T
3. int main(int argc, char* argv[])
   . D6 k/ o5 s2 a3 P* C
4. {
   : t- J2 q. Y$ o3 [! N
5. ...
   ! S- K7 e9 E1 q  w* M
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 N2 a: q% A% v% p/ Z
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % s6 m. m# e! g" F5 {( C$ C# h9 g
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    $ a9 v+ g/ u) ?" ?9 a7 ~' y
11.     while(1)
    
12.     {
    * L5 o2 m  T) D
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      T1 r% {+ W: o# b* i
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" \
   3 b: E! Z, L6 j1 h
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( P3 e* r: Y+ P: g  j/ a
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" \
   - w) m) R: G! F# ]7 e* `
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + ]  S8 i, ^6 L+ l
7.     printf("preparing header\n");
   ) x# x! ^# S) p/ `: [0 J' }6 w+ u
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     x  L& D! T4 O; H' ]& v
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; u3 h7 E+ z6 I: W, `& C! K
10.             STD_HEADER \
    6 L. ], S* P/ f* u9 P* t3 C2 b: f+ R
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % }, N5 f! D/ m* A$ ^
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! r9 F4 c0 G8 Y, X0 M0 m
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ! L! f, h4 K/ ~/ w
16.         free(frame);
    . V1 V6 K3 L* r; {
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" \
   4 B& D5 A/ l8 l( m( I) ^
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   4 M6 b8 L) {0 \$ _( v
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");
   5 Q. {# x6 N5 _6 l) `) u
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : ?) A% G6 I' h' b; y: x5 y
10.             break;
    2 x" p1 c8 `- A% w
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。

8 X( j1 e, I: Y3 F

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. {
   . f0 Z: g0 Q( Z" c" m6 R' o6 c
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , m* q6 ~% r6 q/ N
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   * g' R: c" F! E  f& u9 B
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & X4 S6 t1 F+ F, j, K: U) g. s3 g
7.         return -1;
   
8.     }
   2 T" A' U& g$ _% d: g
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " Z' G: I! \- S1 z4 J; ^4 O
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ! n8 c" L0 K4 X* G
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / r; D, Q6 U  ?6 U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    6 N8 j8 g% D- h" v; p5 D3 j6 a8 k
14. }

复制代码

7 Q, M$ I: F; w7 {- z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：

- t3 w/ m# P; q2 @$ a
/ |8 G# j+ j0 C+ P' ]

1. while(fend > 0)
   ) O$ K. n% }0 u" N' _  @# ?3 Z' c3 M
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 y  j( W2 h9 Q% s$ A
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / U* O+ [) S4 ?# i/ d) G" K( a8 A
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( P6 u! J  a- t# q3 x! }; w2 [" u
6. {
   6 ~( L" o/ d( F. a0 k# m
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   " Q2 Q4 {$ S* n$ J! A$ ~, a
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    - }. [7 R# E; j' E; F9 e" h
11. {
    
12. picture.length = fend;
    1 V" b" r5 R& y
13. picture.fin = 1;
    ) I: u6 P0 u0 ]+ G  H$ O
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    % Z; g( x4 F1 a" [: P" h2 a6 r; _
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    0 N3 Y7 e; h: g0 O) g9 H0 C0 ?" _
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " }$ `6 w3 v- @/ m$ G  s
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    % G1 ~2 n7 f( K6 d' A7 T
26. }

复制代码

: r% Y3 k% X0 n0 d/ f4 hiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html