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

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。

3 n, S1 @; ]+ S9 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。

  
  

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)
   4 w6 m7 x* H7 @3 Q4 a4 }# h; K
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * T" b7 U# E4 X0 w. T* ^
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # u- f' p5 U" t; S- ^
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # h5 X0 t8 H; }1 L1 Q1 D; K
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , C+ |* q$ m# P; v
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    + A" a0 N& [+ @9 g1 q+ ~  Y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    6 n% C( y6 N3 O5 d5 d+ p7 |
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ' r9 c% p% A( A5 h
18.         printf("setsockopt error\n");
    # ^+ ^/ S# c7 B2 w4 R; E9 m
19.     }
    , J( C: P2 o9 y3 g. \( m
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ) Z' g0 F& n; U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    : P, I8 C& H8 j' {$ g% \
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
      L# |! g& p, u
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    7 k" [2 Q* H  _9 [
30.     }
    
31.     return 0;
    
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. {
   # n# ?8 `$ S8 j; T( I$ ^! F
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ( \( o5 z. A; |0 _( b
9.     。。。
   2 Q5 R  a$ @( x" ?6 W0 S
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 h; s0 Q  j$ l
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;
   3 C+ p, I0 ~8 T
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ; b) |7 M0 {- J' d( U( N
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & r2 x  V6 @7 N1 @) T* ]3 O
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * r4 W2 W; y# s
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. ...
    ) K0 K; b0 x/ O0 D
11.     while(1)
    7 c/ {( k! m: s, d' d
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( q: G$ \9 x1 _7 H6 m; \+ G' `
14. ...
    6 L3 k  X" N# l; w( k
15.     }
    ! a1 s4 |7 h1 m5 A" S/ w; y
16. ...
    . |: n+ F0 o8 W
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;">
   7 u5 s0 M. s. M8 }( `
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" \
     R/ K& U& C1 g+ }! L% b
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   6 c6 i0 d( t' t) I. V
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - G4 b+ R- `7 ^+ ^  T7 t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 O# i* p) u5 o7 U
10.             STD_HEADER \
    & ]3 b8 {" R1 [; o) V, Y  S1 S
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 H; j; {2 B: z! p
12.             "\r\n" \
    ( v" K7 v. E0 H' d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 P6 `6 q% X; Q2 P
15.     {
    ; ?! ]/ u  ^6 E( |' @: c- V
16.         free(frame);
    
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" \
   9 `2 I" ?& f0 |
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 f2 q1 K% B+ w, w0 E
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   , D$ E7 ^2 W# C$ ~8 g/ ?4 y
8.         printf("sending frame\n");
   ; r1 Q3 P2 e- q' \4 O5 ?; y+ k
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 r! J1 V, @! O4 n" V- V0 k' h' n) d
10.             break;
    . N% p3 d. r8 g! [0 F$ C7 |! s
11.         printf("sending boundary\n");
    , W( p6 T4 F& E! K9 V- `3 W- g
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。

. T+ w, r! Z4 W$ ?& m4 ~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. {
   / l1 }9 i' e& A& l  r
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   0 z  E- Q! E$ p0 g! O( E( |
4.     if(*socket_found == (~0))
   7 R8 V" p% T$ y
5.     {
   / s7 i. ~: k7 j! R  a4 O  K
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & |2 W' E+ j7 n
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

2 ]9 W4 t; A( {/ t! 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：

1. while(fend > 0)
   ( r) U& Y- \5 @. K9 N- E  m' |9 p! j( r
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 u3 j: h" V* V( a" d" Q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : G8 m3 J! O5 U& S6 S: u
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 Z- y* o, h7 O  _  v
8. picture.fin = 0;
   - w- I* c/ \1 g& V! q& I* R1 N
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    $ l6 _% n/ K6 F: T5 J& O' g! k$ N
13. picture.fin = 1;
    % r1 N( U! O8 y1 T$ q: f8 o, f
14. }
    5 ]9 D3 [$ `' B( M# U' M
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + \6 l2 o. t9 U3 d9 ?; D( t
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( w0 ~! a7 I2 f# Q
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    : q' n' y. P8 C+ w- Z  w5 O5 A
23. {
    7 \) v& D2 j% w" i* D5 X: {% _
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 w; V! q" A6 [/ h
25. }
    
26. }

复制代码

" W* F8 v  I# v; u) M
; l  Q/ g# n( |' f1 s; V* X+ N

* \5 c0 l/ E/ G( {0 Q# s
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html