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

: h$ n, s. H" Y( R6 x3 ?
$ X4 U1 y9 N# t) }! 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
& @8 U7 J- W: l

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。

  
  

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)
   $ K& D# F, u9 a3 o- v9 w
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   9 y  O# M3 w8 o$ ~% g: Q7 z/ ^1 H  o
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' b9 u+ O) v9 ~4 ~6 g1 G
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 x) z! w( t" n+ g3 i9 q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " T5 F8 A+ {. t) H1 j
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 v( ]9 W0 D% _5 B: J
13.             return -1;
    
14.         }
    : g& r/ @* p1 Q; _' f- p
15.     int on = 1;
    2 \0 P( [7 g0 Y& ^1 |3 d) N8 C
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & J% K7 X/ i0 W- f1 U" _. @* [
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / @% e* |5 G3 @- b* Z
25.     }
    7 h7 k" b6 ?9 i9 }$ |+ x$ P3 @! i
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 c) A6 f6 H- v& s
27.     {
    ) A% m4 ^9 L* v9 G/ Q2 Y8 \
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 ]: `6 E8 Q: I7 M8 e
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. {
   ( F0 A& v$ X4 ?5 o8 X' p9 K! j: e
4. 。。。
   & X8 |2 g1 f3 x
5. while(1)
   
6. {
   8 n3 d- g* p* V1 n7 ?- i2 F9 a! {
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);
    / K/ E% l& G0 q5 G/ a' I
11. }
    + v8 U1 Z. M+ c1 I0 S
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;
   " ]% G6 d5 ~. q# f. S  p( v
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & l% E& y0 r1 C2 T8 S
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;
   + b6 O: j, ^) L
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / F  [6 P0 r3 i+ f
5. ...
   & n. J( V" m% |9 r1 b# j
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 `- k% [; i" _; Z0 I
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     G2 r9 k$ A6 R1 G" o5 {& v9 c: w
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);
   : T4 n! C: E5 x7 n
10. ...
    
11.     while(1)
    + @% {; G% C. l! \
12.     {
      x) V8 u" q, D
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 y. ]: }$ z  n- [/ p" q" O
15.     }
    9 C9 I& X, o0 A# ~- k
16. ...
    6 `, P3 q: W6 z& _% 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;">
   4 F" d6 C/ Z9 Z7 X0 g4 f3 N
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ; P( `- w, C: L( G
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   " ^# I0 y5 ~1 x& g
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + }  S. i3 Z) R7 I
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   0 y0 v0 G0 b# s( L7 N- i
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      t/ v: M4 c+ K* u; n( o  t
12.             "\r\n" \
    6 H. H" g% T. A. A9 ]2 X
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 E9 t" ?0 O- C+ C! R5 \+ f
15.     {
    $ r) n  {: f; [) g6 b
16.         free(frame);
    ( L/ A1 h7 T$ h: _* u: S0 |4 F, 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" \
   0 e3 j9 X6 q# M1 Q2 F; l
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");
   1 U; C/ K1 L2 s
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   5 |. u& j0 Y0 h, M, S
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 U! U! U3 ~) ~& ?- J
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。

4 p" q7 W2 m+ g+ t1 b/ E: F0 L! p

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
. {% Z( j! s: h, D/ {1 ]

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))
   % D7 B, W4 X, D
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ( D5 {* J! N' x+ q5 C
8.     }
   3 Q/ y5 {, Q& G
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " W" B; i# e) U7 E4 L  S5 u% n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( Z+ B- ^  Z5 F- R0 {
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 u# D) q; M' C! w5 j' S
13.     return 0;
    # ]1 t, R7 z! j+ R2 q- r
14. }

复制代码

: P$ O( _1 U$ {" F9 \; ^6 x
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：


' @7 l9 {  y, ^- O

1. while(fend > 0)
   
2. {
   1 R+ M" i1 \% m: ~% Z; d% z
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   - r5 z% \* ]% s; k/ X2 w4 A
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # E( @9 v- q& Y4 a. w2 m
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    % R' i0 V5 i) F' R' }; u
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    4 P: O* S2 R! G, n+ z
14. }
    & }% l' M' u  O, f4 I& A) k  |
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 h! q, ~5 }# Q+ R4 X
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    6 y0 B  L- ]# F! h, m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 k7 l$ N8 |0 R6 G5 ]9 u7 Y" x
20. return -1;
    
21. }
    ; |3 Z$ t* p- B/ Y% ]
22. else
    
23. {
    : P5 V7 r# Q& d+ R/ u% s+ R
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 s  L/ ~0 g; ~4 v/ ~
25. }
    
26. }

复制代码

5 n) Z5 [4 V8 R. m" H. s; p  n9 ]

' W0 E* V0 j9 u# V9 J* ~7 z( J. t& g0 diMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html