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

4 c$ o& @+ @* C$ X( ]

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。

! N# w9 H, R: W

% G* V9 s. _1 c# Z

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。

  
  ) Q2 C0 c$ H2 r

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)
   & d" K+ j, t  u; M5 Q
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % h: E3 U2 ^% V4 [1 l- W1 Z
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     Q& k  |( a1 [" }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ s8 p  D3 w$ M$ `& e# V  ?- o
9.     int ret;
   6 R% a$ G* p& R1 E/ Y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ S! {- S' Q. V9 r1 W5 ]  N
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ' k. H' V& }7 h1 w$ H
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    * N9 J& p( f2 p$ |- U
18.         printf("setsockopt error\n");
    * `+ g- i& M( l0 v
19.     }
    : ^: z, K  B& K
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 N" N/ J* Z$ h' w
24.             return -1;
    ( @, I0 Y$ v; d9 k% C. b' w$ q
25.     }
    " a3 Q4 N1 I3 r! x5 ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 E/ O' F1 I# I
28.             printf("Listen failed!\n");
    * p# `' i1 E1 K1 i3 M5 |
29.             return -1;
    
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. {
   
4. 。。。
   . V, L) t" ]( i4 A
5. while(1)
   
6. {
   3 ~7 L1 Z/ y: n: x9 {! V+ p8 \  p5 o7 o
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   + Q7 X, m. G2 R3 B7 d7 a
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + g7 @, V# f; d7 I4 R/ f+ q
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.     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;
   5 @8 `& I, B5 J9 x4 x* k. ^( o
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);
   
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. ...
    $ b3 s* N( p4 w/ \, u6 e
11.     while(1)
    # V; p# y3 G0 h( |/ N5 L! z6 K
12.     {
    ) @9 {  N( @' G* O: C8 F/ h
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    7 o4 T0 l# J8 ]( {) c: ?5 B
15.     }
    & p  F: O& A' B% R* d" a: Z
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" \
   ' e, \( J! y, T3 ~0 Y6 B
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   / I* [' ~3 k. {, k5 m
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   2 S7 y9 t* }7 u9 j1 L' |- W# t
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , u/ t6 j5 B8 [$ j" m" _
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + s- E6 A# l3 D
7.     printf("preparing header\n");
   6 ~! _0 Z: ~3 ~- A: H
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' M' Q( V: ^: i1 R( A5 t) w+ S
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - ?& j( x+ `% F4 E6 U. S& r8 n" \1 i
10.             STD_HEADER \
    $ K& [# G' f; {3 ^! N
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 a% ?  _: u2 g4 N
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & o' P" A; e: F' ]3 ]
15.     {
    
16.         free(frame);
    * L  j+ n& v2 W& C, v: x* ~, X
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 {' s4 ~7 N3 R! _: u: ?( m' S
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   4 {9 T% U& J- a  \& Z
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");
   3 T; p0 \6 n; E
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   & \+ t2 u$ `! N# B
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   3 J) |5 W/ }& n6 _9 L
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    * Q% M7 e4 L# b" Z3 M
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 k3 |8 Y- Q; w2 H$ \% l4 |
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 {% Z/ D" V! H( t3 V* W

1 n6 V' W1 d: y6 i; d二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
% n0 |9 I1 `1 z5 A

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   - a! }& w$ k2 M
2. {
   ( z8 e% n* A0 P) K; }9 t
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     G% x3 K# `1 s2 b6 Y
4.     if(*socket_found == (~0))
   + V0 M$ x& d% a: Y1 e$ }
5.     {
   4 x& x/ D# g2 \# s9 l
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ( q! ]$ A$ n8 |2 j) a1 [
8.     }
   " @" g& ^) z" C( l/ ?
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 ?4 N: b: k: r& p" n- K: o
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + `$ R+ A8 |/ Y
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

4 \. G; Y, C; U" ?1 g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)
   ) ?0 F# P$ Q, Z' m
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & |3 Q! o! s+ A6 \/ @4 s( Z
6. {
   ! B1 D+ u! C$ S5 W* N( y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # u9 B9 r! e! m$ c" [3 \  O1 l5 s  C9 I
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    % B9 z+ ^% Z1 H% G1 i, [
12. picture.length = fend;
    $ C9 }( H% b. J( o8 x" a
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    5 g8 p: f: _6 Q# O& q9 W, ~
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. {
    7 ~& c2 r9 R% S& J
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    " p7 |: i9 g) P; j/ b8 e8 Q
22. else
    0 f. L0 k5 Y% Y: p/ v8 ~
23. {
    : q# R8 d8 Y" G1 P, q
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & z6 n; O  D! d! a# }6 M1 n. t
25. }
    
26. }

复制代码

- s& h7 ?6 @' x
* F  P" h! L2 y1 j& l  P8 J/ f2 }2 a

) }, F2 ^/ [3 j0 l" s3 A
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html