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

/ x9 o6 i7 Y% x- L4 ?

! R! @, @) S  R9 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

3 H, g1 q& p" m+ b2 n3 e

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。

. g+ M$ C, x' K% T) [# k: X( j

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。

  
  ( D- y  x  \6 f* B- [

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。

2 U0 l" q0 h; S+ ^! o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* q1 w! ~4 k
2. {
   2 F0 B4 c7 a, l0 K+ q, I4 E6 ^8 e& g
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # B' c! b* Z, w5 @1 r4 o0 w: @) M
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 B; ^" G, o4 c: H! C
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   . Z  N) W' g) C  e& l2 H- {
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 p- z8 F6 X& F
11.         {
    2 m9 m0 i# f' S' |" D: z0 v, {
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 ~" {! l3 L+ J# z2 @/ p$ ]
13.             return -1;
    
14.         }
    3 d8 Z; w, c9 B" @
15.     int on = 1;
    ( C, q0 C$ V  ^- X8 Q
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / Y& s/ a: ^' \; s% z" m# }
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! a- W+ n# Z" ~) R" I8 d
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 u/ T& K7 p! k- R. E' r  k. E
24.             return -1;
    2 z6 b5 l/ T# L. V6 g
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ! E; l7 C; N  |5 m7 C4 A
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    0 k' z, m+ @, X# c- C3 ?' `
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. 。。。
   * u$ F# h* m1 L0 f  ?1 H' ~9 q5 N
5. while(1)
   7 L# v: [3 m1 m$ x* S
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ( [9 |* Y- E; a7 ^2 y( U
12. 。。。
    ' H  y6 F, b. L# H3 e
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);
   0 ^! x6 y5 ~/ B$ T5 S, h9 R
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + Z$ ]: |* `: _+ z+ q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : ^$ s9 g- o! w: t, u* ]
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;
   8 U" h9 x7 |' N. f' Q
2. pthread_cond_t pct;
   ! c( K" C2 d- d
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
     I) q! ?! x. A: U7 {* H% P
5. ...
   ! m' x7 Z% V7 \+ @
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # r5 }7 l$ }( _+ G8 p- V
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   0 w& @0 c% ?3 b. L
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( Z# M' `! m& n* A5 F
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    3 j8 C0 ]1 F5 e5 H( }
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    : j- d1 O8 O, t
16. ...
    * y0 S1 |5 U9 B: a- s
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   $ v& Q( c! M; |! d
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   9 o) Y; Y, p0 Y6 N. y2 [% a9 s
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 s) W& c8 A8 s( Q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # @* r8 n9 }$ `4 \
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + E+ O5 Y: Q2 o0 U! t* ]5 [; j" \
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) c+ G7 p" t5 ^6 g5 g
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) j, O. G4 R5 q+ ^0 o
15.     {
    
16.         free(frame);
    % ^# c7 U  i4 W: v# q- ?$ N9 `
17.         return;
    4 J* s; |( j; \' b+ d8 B
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" \
   " }# ~. Z1 U& @& O/ C
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");
   ! i( B7 H1 X' c! ~
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   4 V0 ~; v2 b3 M% {6 Y
7.             break;
   5 b% E+ B. K; Z  |! T) g
8.         printf("sending frame\n");
   % U6 O/ N( b. |0 Z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   % Q6 [2 P) c* u: @: d
10.             break;
    & M! G& W" t& V9 c3 E6 {( a$ H
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 ~7 t) f' J9 @; A- E' J
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # k: g' x8 i4 d
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。

0 v4 g+ v$ D# I二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ i! I2 u/ V6 N2 f% Z- W8 u: `' U

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ( x. e0 V( F. t2 b3 O0 U
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   & s, ]9 u3 ]$ K- L+ X
8.     }
   ( H& g" P5 a7 ]3 {: {6 ?* m; w
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; N! j4 I8 l% w
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ s" _' ^$ Y4 h, h
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 ?, c9 b! C+ j, h# p. J' `
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

* v) q; }8 s3 h& N; j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)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , f& E, e: ^: g' P  j0 q8 j
6. {
   / O1 M; b, v1 ~2 |
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   4 Y; E( o2 P- M* R* `+ x
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( x- ?( D, Q* ~# F6 }  p2 L
10. else
    - Q# i4 g$ ]. b/ H' ~5 d
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    & }1 Z. Z" G/ N7 ]0 r. w/ _2 ?- Z
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. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    * h4 s) v/ t% g% c
23. {
    * o0 s; [: |) F' c
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # r5 J% t8 k5 r' ~) ]& `2 f0 d4 a7 d
25. }
    1 I# S$ r" `3 n+ ?7 ~
26. }

复制代码

; n# A8 r( {$ P- ^4 a
+ g1 z# r1 R" w0 a  X" X

# q8 q/ ~- ]5 F) ~
6 C8 H* J9 N7 t; i8 xiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html