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

; T' J5 u( [9 w/ Z
3 ?3 J& `( d& W6 u

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

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。

. L5 l! x9 [- [2 b/ j+ b. y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)
   . `1 n7 R+ M2 c8 s5 |- w
2. {
   4 k  Y/ l: `' N% B: Y) \7 R
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   5 t" e8 r* w, X/ h
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) {. v# B5 H6 H$ [
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 \& u. L9 A& \! k
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 \( _! [& U8 v) q6 Y' Q' s
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; N- {1 U% H/ J
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   6 Q+ F' `: b7 _9 ^' N; w/ w
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( F* J7 X; o  @: Q+ g% C
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ) E- S+ Q) w/ T/ t
14.         }
    # C" P! G7 f' o  O: u6 k6 i1 Y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    + X5 n* k1 _/ s( @# S7 Y# L. ]: ]
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # q% ^" e% i! t2 G3 z$ U, k7 e
24.             return -1;
    
25.     }
    # }/ z+ I+ q) T/ W% E
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ! A4 a( y3 f) y$ l
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. {
   ! L8 t7 a( M4 `: e% b8 Y
4. 。。。
   0 h2 q6 f% [* p& {$ P
5. while(1)
   
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. }
    , C% b" U( f5 W5 L3 Q6 w- g$ v! x
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);
   " M/ u3 y6 H* U: `* ?2 C& S
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : m% {( T& a- v6 k* ?9 N
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * F6 x$ G7 _( ]
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[])
   9 A4 N* ^$ b" M  v, p& Z
4. {
   
5. ...
   3 F( q$ h+ v) Q, s8 \  p
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . M, L5 y, v. L) u) h7 `! Y9 P
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);
   # [7 f( I2 `' z. y5 n
10. ...
    ) l; x( A7 _6 c+ W6 c/ j
11.     while(1)
    2 F! o; u$ ~- @
12.     {
    9 [$ k: f+ H# H" j
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 F& r2 E- Q' N0 A# U' @- b' e
15.     }
    ) [8 k4 R' d% c: z
16. ...
    1 `! M' m; e8 }2 q
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 {# N& D% a! ?! t
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" \
   ; G* H% G" E( m% M
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   & K# E/ T1 K2 O7 c- L' k
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   / G) o, _0 i3 \, r! u
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; L. Z9 P) a5 `" i" ^
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . m  t# _, f- o4 O" q+ g
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   0 \0 i6 w, c. ~8 W  ^6 r" h
10.             STD_HEADER \
    ! W. v- e  V8 R$ A, O
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; z2 a$ _5 k3 s4 {* j# Y# m% B
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ E1 n. s: r, n! T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 m  Q$ D( x9 f& Y6 a
15.     {
    
16.         free(frame);
    + a. J, m- A) t7 m
17.         return;
    0 \/ S9 x+ b+ E8 l+ r& z' c: \
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" \
   + d- I; q  j% c" |$ t* ^
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   1 H: U9 f0 [8 J. d* _6 I! V+ _
8.         printf("sending frame\n");
   7 M' G+ F: R2 }3 L+ I( x
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 u$ U/ \$ p# L
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 ]" q4 f$ w- z7 X$ Q( g3 X
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。

3 ?2 \+ G6 E+ F0 \# Q, M. ]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)
   ) V9 E$ x- y' u
2. {
   : E% ~* G* S8 Z  F* |
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   : Z. g: B! e5 ^9 {) H0 f& ]
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - O  a" O( i4 ]
7.         return -1;
   
8.     }
   . _4 R5 b2 j6 g- \3 z4 `! a/ P
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : w# i, X! h" U& `
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 J5 e0 O( }, i; ]# z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & l' \5 G% e% q! D8 e6 T) p
14. }

复制代码

( t6 R' D$ `/ N9 M# @
2 X. {$ h) y  _7 S4 K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：
* s1 Z( f9 M% }8 `- m1 R. k
5 c- K! g* V- W* J0 u: x
2 h, s4 c- c2 Y$ l& O

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) Q  {* f3 i/ q& n. [" K* c
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . E; e$ K* ]: v# x
6. {
   ' y- q5 L9 D' y- ^% C/ Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 ~$ h+ ^' T+ J) M! w8 {8 X
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   - z* `7 n. V6 D" J, _3 q' n
10. else
    
11. {
    * l, w/ A. c! G% W$ w
12. picture.length = fend;
    % o* S" C& g* Z; m9 x8 A% Z
13. picture.fin = 1;
    7 g! O3 D. C1 Y$ Z, {! j+ f
14. }
    " F# a7 p" s7 `) o
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : I1 \0 v9 j/ U8 ~) Z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - T* k, v- k( A+ J( Y: P
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

0 _. @3 d! g, r; g7 h

4 B8 d! N8 A' p6 t. [! B* w+ t
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html