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

" ?( p2 h! Y, {/ ~$ r6 Z

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

* n/ o. `; t% T0 K: T% f( G2 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。

4 G$ a& V9 Q5 U% K, S8 S

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。

  
  * X: P8 W$ ]4 ]4 b& }; 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。

一、HTTP网页服务器
, Y. N2 P1 Z. A: \( t1 L

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)
   - P. F+ N. _( P5 y
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ' t4 [0 v% z) l# h3 K7 v. F
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 A8 H0 h( D& D; Q$ k( |( x
13.             return -1;
    
14.         }
    . P# Z# n' p/ r
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # K3 j% l6 O. V/ [+ Z4 a2 t
17.     {
    ! w& J3 F0 b" `4 b. ^
18.         printf("setsockopt error\n");
    + S4 z, S) H5 |' z6 x$ ~2 {
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / T6 ?5 l" E2 a6 p: f7 C+ X
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' k8 i2 O7 `% [5 A, w$ t
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    - p- _5 E2 D- f
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! F1 h! D5 [0 T6 [0 L
29.             return -1;
    2 [8 ~/ J+ W. W$ r7 b  v; r
30.     }
    6 a& ~$ r4 n0 K6 t. N1 [$ B0 e& h0 @
31.     return 0;
    5 u6 k8 {  u6 R
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. {
   ; ?0 q% [7 Z- I- N% Y
4. 。。。
   - z1 K3 n! W2 N6 j; r3 d: Z" V
5. while(1)
   
6. {
   5 g" y$ W/ |6 T6 V! Q
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 w1 J+ a' Q# j' O/ e
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   - y  z* h7 @' c
9.     。。。
   & o) R/ R3 z9 T1 V3 c7 K6 q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 e+ i, n" H3 B/ v9 l+ X* t8 l5 g# ]2 @
11. }
    0 a6 f$ ^+ k7 i6 n: @: Y& `
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;
   ; Z0 M- w# ^( t2 j# f
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;
     S, n+ b* q* a8 m
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   1 f  J7 p3 y* s0 n; P4 C# |7 S
5. ...
   3 t$ G6 V; e/ w) P# X  ^
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , D) b( @3 f" R: A- m8 q& G
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    " z/ l3 `/ K. _4 w
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    : I+ Z" g9 l) q
16. ...
    " c* K# P' w# k. k; y( C
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" \
   * z7 h8 i# W; ]1 X0 p
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   6 E/ A& M. x! h# y+ b7 E+ r. W9 r9 d
7.     printf("preparing header\n");
   " f1 U3 ]( g- G: L7 [
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ( s" B5 t3 e( H$ F
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) X0 }! L4 v3 i3 x0 O  B" ^
15.     {
    " l1 j+ ~1 {# L7 H( h' m( h% q7 S
16.         free(frame);
    2 V5 K( V- Q2 W8 {
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.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   + K' f# s2 z: [' E, Z- p
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   , O. q3 j' v7 i
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   : P8 F% m( ?; W: Q
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    # `5 A9 j- L) w, F* g' e7 G! Q5 b
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

( T  b3 `# w% h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)
   : l$ J# [' i3 o
2. {
   ! G# i! I1 e' J, @
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   / V0 j2 f; d8 W1 ^
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   5 y% W. H& S5 e
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . s: x4 k1 V9 K4 }, [
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    1 ~- j% H7 P+ I$ X
14. }

复制代码

- r( H# y4 B$ x6 M0 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)
   
2. {
   & D! r/ I$ v  _" A% U
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   % z; J* P" n! E9 y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / x6 m9 I- o7 f" m4 [4 \; C1 e. d
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ( E& G: `. C* z; k0 a' b7 ]
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( c0 ]- b3 y% \) D% X4 |9 k# t
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 T2 o2 @, L% N+ u: P1 \. N2 r+ R: C
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % b3 e. E9 r3 S8 G' W3 P
21. }
    & i8 p7 L! ]5 ~
22. else
    2 F$ g) T' d4 I
23. {
    . J' N# M% \# m
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

- w& B* n- c' w0 e, y* T0 u
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html