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

& p' {/ F/ l, a( ^" y: A

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

" T+ `3 B  z! U( \, |

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。

$ P0 R8 q$ J) k

, Z2 v! f$ N1 N2 `: @, 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。

  
  , T, h6 t2 Z3 n4 _

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( @* J1 k; H8 f7 I9 ~4 t/ h* n
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 @% L: n# _8 X3 u. S
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 Z# O& @  Z+ m3 p
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 ?2 A$ K- q( J- L+ Q/ m
9.     int ret;
   : C3 U) ]) r: L) `
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ' h: [( v! j$ W* }6 ]0 I
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    5 C) \% S0 c$ ~1 {6 s
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 f2 o' C+ D1 K. V8 y4 t
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 r9 G! e! Q, _: Z
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / a" K" R% e; T7 S! u9 v' V" M
24.             return -1;
    ' G8 x3 X5 ^( j$ M
25.     }
    & Y' ~# C6 _+ K& Y. u( v" P
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 n" j  u! \$ K, y0 t% b" B( l* y% U5 K
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; j! u4 ?! h  I% H3 i1 a
29.             return -1;
    2 @+ D0 A7 W% Q' S
30.     }
    - w2 @- h4 r1 i* m* b1 r5 E
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);
   8 r+ G- x8 r2 x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   & k% \2 r) F  _! ?( n$ X7 _
3. {
   1 E- a8 Q" x5 Q5 r
4. 。。。
   
5. while(1)
   ! j) X- W* N& s" _
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ! N, Z1 v! @2 z& ~) m+ r# O
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   5 l2 y) [: H$ V$ h8 Y8 L
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   * a4 V3 r* z* B5 i+ t3 j
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 ~3 H% n4 V; H) d7 A) s
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[])
   ( f/ j0 }, c/ l8 ?% ?* O4 p$ s
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. ...
    ) w6 _* J) y* y8 _
11.     while(1)
    , D6 f' b$ _$ X; N1 ?( S* h! H3 |1 U
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
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" \
   " S* W4 X$ N! h& u( C2 ]8 j1 `
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( E& n) P6 [' ~% B1 j
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   6 @5 H$ T" W6 O6 @8 b( y
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   9 r" r( f; a" P; V
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   - \  P$ k2 l3 k4 f9 K' i
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! P$ F- S! F3 P
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / T9 G0 G& E' f  f: w
12.             "\r\n" \
    / B4 ]; b+ b6 y# Z0 ]
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ n* q& K3 X9 @7 z  f
15.     {
    # G. @; V3 I. l. b% l4 a
16.         free(frame);
    7 y2 \, m2 l( ~, a$ ]
17.         return;
    4 g- A) W( _0 \$ \6 f' I( E
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" \
   ; o8 R; ?% Z, L' Z4 C' ?  O$ M
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   0 G, A4 ~' F% A! ^/ ]" g2 R
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");
   $ \  Z" e7 U6 w  C" v; `1 j
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ( _2 V& P7 ^* Z9 [! f
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 g" c; t9 T$ C$ Q% n/ _
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    & K2 ]7 c, ~9 [& ?4 h
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - N' L  k2 Z& w$ j# H
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 ~3 @& h4 j, p, Y; ]  k& l' v8 s( g
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。

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   2 h1 ?4 ^) S9 K  H0 H; I. C
7.         return -1;
   6 e2 C7 V8 c& ~+ L4 ~) I& O
8.     }
   % p6 r; ]- F; b6 d+ g* F
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - b9 A. X1 r1 J+ `" M9 i/ e
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( ?) Z4 i- B6 V+ x9 R
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

; t" j) d7 i+ `( D
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：

% f; ^% y# [1 E7 ~4 T( k# D! O3 `

1. while(fend > 0)
   7 F; c$ o# _5 [7 K3 z2 {8 R
2. {
   9 w! z/ q/ w5 U) @
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & W5 F8 t$ S, V' I; l7 J
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ' T) \0 ]5 _2 W# O  O0 F/ v
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ' a+ Q, G7 b" f( G8 ^& L
11. {
    % f" s2 j# R  ^( t: `- v
12. picture.length = fend;
    ; t  B5 u) i: f* `+ T+ `
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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. {
    - d$ {- O+ S3 p: c) N% S
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ' H0 I5 J7 C- T; ^
22. else
    - z8 c5 C( q: ]$ w
23. {
    , H& Q: f8 N0 z' Y
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 v7 E' x# d- i: W; ?( O
25. }
    
26. }

复制代码

$ c3 c3 n( c7 w! `
8 b- E% C0 g9 ]5 R3 q, viMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html