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

2 J! O2 w: i9 O4 y% y/ k

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

& _: _; h9 j( i8 G

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。

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。

  
  9 }) [; E7 i3 E5 w1 @, h# k. q2 d

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 Y* W; C9 z0 }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)
   5 J! W4 N# B# D2 n" k( G) I7 R7 k
2. {
   " n9 d9 N( I: z
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / a( Z4 w% t/ |$ a9 a
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   + ], K6 _; [) _, Q$ D7 y* D
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   + [# J% r9 w7 |1 j
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    5 x% G5 C. r$ Y# [+ |" X( z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    # t5 r* I) N& U
13.             return -1;
    . A4 s- w1 ~' a2 a
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 X7 u& \. h/ P: [4 N
17.     {
    # G8 L4 @8 |% w
18.         printf("setsockopt error\n");
    " t4 j* P# Q9 d0 j& t
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    + j0 ^# J4 T0 k# g6 D" Q
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    3 }( \( \; _' c1 q" g
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 J4 e" \2 i- l, w( U/ I
29.             return -1;
      n6 `: q- z0 X# z9 ]
30.     }
    2 x! }" e8 N3 c' W7 A# Y
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);
   7 t2 u: D; {4 v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   3 _) Y- A; p3 \, ?: Q
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   # _" n& w8 H( X$ x) O; `) R- N. V5 `
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ Y) x( [  x) V0 r8 w% f. F
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ! v8 R" i3 v5 h: I0 W  S9 Y5 \
12. 。。。
    % u, l3 S; b1 ~" b% P. U
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;
   . `% u  _. }1 H8 g0 U3 ~- B$ u0 ]
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;
   6 \  [  o3 E8 d8 T( k  @5 v5 X
2. pthread_cond_t pct;
   8 l+ t  u) T( X. \' S
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 R9 K  ~, g/ R6 ~5 S8 O/ Q
4. {
   # d  Z7 r8 S! ?, u7 y
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' Y. T1 ]3 i! R7 a8 l
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   1 \/ g8 W2 I0 x4 p8 W$ ?
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   8 P& `! D3 V* x2 o/ @2 d
10. ...
    
11.     while(1)
    , f+ O. H* }+ [5 t
12.     {
    ( N1 F# I3 ~. \- h. h; R/ A' h3 w
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) w8 x7 ~( P$ h. M' Y( C( K
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;">
   7 V/ s1 V- N% j& E
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" \
   7 `! S( y0 S0 N! x- F* ^
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( _( l( t! J/ \5 Y% ^; H
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ) W. O5 H. ?. j1 G5 ^% {  i
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   + ], ~8 }7 z$ i0 ]5 p/ i8 x) M6 h
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   6 B8 W- d+ p3 o1 q
7.     printf("preparing header\n");
   ! K# s" [' d0 t9 i& Y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 n9 o! K# {5 l* T
10.             STD_HEADER \
    6 G/ X, n. B3 |, @' w$ h5 o' J
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; k0 C( \: \. l1 W' q- s% C
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    * h9 @" D$ J' h% z6 q/ y
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" \
   ' G5 E. V$ ^9 I- O  x3 ]% e& P
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");
   9 {8 }1 Z% ~8 P: e
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   2 w7 j0 \3 g0 M
7.             break;
   & ~, {) D; L4 d" L+ C' l  s- e
8.         printf("sending frame\n");
   9 q+ N. P& g5 V; ?1 m' ^2 Y3 i& `
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    * }: H7 P1 J4 ]$ B5 m
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 w8 _4 ]6 H9 n9 A9 M) p; q' f3 v
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。

7 K. [9 F* b$ M% J! X" q0 X5 W

) f0 o: D' ~' ^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)
   * R* A/ }" Z, k# W; v& y9 {
2. {
   * {  d6 N- [* _6 O+ m1 n5 Z/ e
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   . F: D- E+ d" @+ n& W3 |
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
     p/ X1 ]  _; r6 `, I( E- u
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 |' Q1 G8 N' ~# c
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

5 @8 h* ^. C  V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：
& _3 K+ H$ K* G

, M0 T7 E' `) w

1. while(fend > 0)
   3 S! {; a6 h7 r; n1 _' Q: t8 }6 ]
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   4 S: c, S+ V% a4 s) {. p
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + K- C5 P* t* x7 C
6. {
   , M, p7 \, l$ Z( E# {; W% J
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   4 u) f) m& F) H$ T2 y
8. picture.fin = 0;
   + ]# ]5 j+ B& Q
9. }
   1 M( h) ?+ H9 a$ w7 \2 }
10. else
    0 e0 m. ?- ?3 N! ]5 i! k
11. {
    
12. picture.length = fend;
    , D  ]: K# y5 Q3 g$ z7 o
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 b/ c; j' x) s6 E9 V# O
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) l; o$ L, A4 P# A! J7 b
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    4 {* S8 J# K% r, N
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 o4 C7 L( j5 ]( X# R; W# m
20. return -1;
    ' @& S, f8 ]" G0 s7 {* P
21. }
    
22. else
    9 }: a. C8 S1 Q1 p' ]( F9 m2 ?$ z
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " L; s) N. m3 S* n( ?
25. }
    
26. }

复制代码

4 `) Q: q# ?* V: h9 V! {2 V0 |

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html