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

. {0 ]+ x$ p6 o0 C) |. U

' V7 i* d1 E0 A2 c( i

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。

+ h4 e+ ?/ t$ W

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。

  
  2 T/ x; T7 |: \4 ]+ _

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。

5 t, f' g& W& E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)
   
2. {
   / ]) b& K- Y3 V" X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( V( H, }) U# ^3 \
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 _7 M. }/ w5 c- ]+ X# z9 ?
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ! w( C% r, s% ?9 J# R. M
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ! ~" N, V3 H- K: g( a) D, F9 S6 v
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    2 `! U6 B& I0 w
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 c+ Y. R. K# K
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ G- O. S9 O( T
17.     {
    / V* q/ I1 L( B7 ]6 W9 z7 J. R0 D
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) Y. R* D& B0 d# ~
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    5 e: U# O) k5 [$ Z8 H& `- b% M
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) D+ E8 b0 g4 ~/ g
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' C& y% M/ H0 p, X
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    % x# i9 p0 ?8 ~( q' N( j, h3 b6 U/ {
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ; Q% f& E$ a. z8 f. J9 s8 u2 {% E# e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 U- f2 V0 g) O7 z" b* q! c$ _, g
9.     。。。
   : [, Q4 G$ y( Q$ ?" Y8 h
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # S! X) [& v  n4 h$ M; W/ u- l
11. }
    4 L' k3 M" t& T. ?+ A; @/ W1 h7 L
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;
   " {4 k/ p- f% z
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 C( ?, u3 ?: N7 r/ c3 F
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / s6 Q8 W5 K1 E$ ^% b3 Q
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;
   4 T* _/ o" e' a9 r; s
2. pthread_cond_t pct;
   . Y$ A$ m" P& ~8 ^! c9 ?7 z6 S
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 E- j5 d  B5 T( t: u" v4 X; O+ P9 l
4. {
   + |2 w' a! t0 v9 t1 s& b
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);
   
10. ...
    . f( Y+ h8 G2 N8 |, ^
11.     while(1)
    
12.     {
    9 Z' N' q7 T, s4 F
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 G4 V7 t- |& a: f  W& @1 s
14. ...
    
15.     }
    , u, A: F4 j2 ~
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;">
   , m8 _  B# F3 z6 x
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" \
   ' Q3 |0 v5 w8 j; F4 M9 M
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   + ]2 A6 ]" `& H$ k. a. h7 H
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 e1 E% o* F' c, [2 U* a! S
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   1 r( f' w0 l% x: q( R; M
7.     printf("preparing header\n");
   $ F2 g) z0 m( E: _1 i
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 L4 j/ X+ c9 A, N- ]
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ) ^" O; L& o4 `4 D
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 A% B; Q4 e. f" S3 H$ v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 _6 Q4 p/ E8 E
15.     {
    * |; O+ e0 g1 s  C  M& R8 Z$ L
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ( A5 n0 |* b% r. R
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" \
   & v( f% u4 z7 a: n* e, V. ]
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   , `! A0 [& J9 \+ d* \
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 H( }" P. ~$ v. p1 A: J0 T
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    . ^! i7 }( Y/ T4 V' n. e
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 a2 s$ v( R' W7 W. D- y2 j
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。

" c$ {7 e% M& p" y3 E, h7 M- M- [

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ a: h1 U% \9 o) U# V/ p2 W2 v

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   - h! ?$ ^; @6 W3 U! ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , r; C: ^0 K7 A0 G% E' ?
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + X2 _: V$ s9 E3 W
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - I7 g% q, a: B: i
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

* m3 }( O9 l/ I3 h
9 }8 N, V4 p) y& ?' ^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：
; x2 j# B7 c' S$ T9 t( B
( g# \3 x* n6 i3 y/ I
' {8 R1 j0 ?6 X7 ?* o( X, R7 H

1. while(fend > 0)
   
2. {
   * T. \+ p$ N) D; K- c  b
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   0 C# ^; I6 V$ Q9 K
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ( O  x: n4 u; z* @  c( `  f+ ~
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & U- }/ Q5 z- X
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    " F5 D6 _, i& p& ~
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    : }$ h$ ^1 a: y* i) E
14. }
    $ O# G; V3 U" U0 }
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      K8 G9 ?- [* R% e! b
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 A- u3 L+ Q& b! F( |: G1 l5 y+ @1 ~
17. if(sendbytes == -1)
    # X2 {6 |3 G1 s2 E2 M1 t
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 z& _7 U/ S" ]7 j4 `% I7 K& S
21. }
    
22. else
    : C. Y8 ~/ _0 t
23. {
    8 p9 D* t7 y: S+ u  T( V1 B
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) y6 k- A7 K3 B$ p! T
25. }
    8 z: G7 _$ c3 F" T# I
26. }

复制代码

' W' _8 ?6 _! v

( D- O% G+ B5 c. ?( J- C( t
7 b2 g. }8 T9 i" piMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html