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

% f" r5 q3 {/ f+ K! t; j' f+ n

3 g( i( e" u# \8 d

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
' J- x; S) Y3 g
1 d. Q) d8 g: r1 A

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。

+ B8 ?# K. ^! X2 Z' W+ j  K

: {6 T! g& O. C9 e2 U% Z7 }  J. b

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/ ^% O+ K6 @0 S

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
* J9 F! W- {3 d' j( Z

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. {
   7 {. f$ f/ B) T# w' l  @: r: b4 ^
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   . D  D' Y- G6 `& \! h! \) r
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   " I4 l7 u" f: [( B
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 C( K, x; O: Q$ i
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)
    $ g  _6 G, `" Y/ f1 O
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! S5 N; m/ K* Q3 k' E* ^; b: r
13.             return -1;
    . H$ L% ?, D' K2 x+ t2 {  i
14.         }
    9 J  _" }# U- m! c( `) P
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    5 K$ w* G) M. V% K+ u; g5 l5 D% a/ S
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( [! k- L% k9 O/ l1 E  a, F7 w
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 F* X- F( K  y- J4 Q$ @
21.     if(ret == -1)
    " q4 a# Z, {% m" k% {! A1 P
22.     {
    % Z4 q9 I0 M+ b/ q0 W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    , I5 u7 @% `" ^) l% f
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # P) j7 e/ ?4 l$ a' \
27.     {
    5 f! `' k# z7 A  P$ Y; z# X  V
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    4 |" E7 C4 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. {
   
4. 。。。
   ( K! m, d; x3 b; I/ x! k/ g" Z
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.     。。。
   : b3 b7 d7 V+ i
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    7 ~2 y6 U/ R) Y+ A7 C* s# v1 t
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;
   : Y4 r9 t0 p# A4 f  }0 R% l8 Z) I
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   0 Y8 ~# x9 c! z! Q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % J( v3 Y. [+ {/ ?" O% r6 N, y# g
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   # d* Z+ \' k  i; I! V  W5 A
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[])
   2 b5 y3 {# w) T0 A' M( ]+ t9 @
4. {
   7 J2 J0 Z1 U& T8 h2 Q
5. ...
   # |2 ], v0 V7 X8 s5 |
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ( \+ z0 n  i& E) Q9 B2 V6 {/ z
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   % i8 D0 m" O, ?% e
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   3 h  X; ?% l+ x  Y3 v0 ~6 j! N
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   1 m. Y: s( e5 B7 m5 k, \
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 h% p* H( y' ^+ z& s! c
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    1 J' [0 a$ l5 f# ~3 G2 `
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" \
   ) b* n& ?  ?1 p- t
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ; O* n& Z' A1 b/ n! {
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ S/ X, L" g( Q  M+ u4 U
7.     printf("preparing header\n");
   * ~4 K2 F, M/ F$ P! m% D) C
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 ?1 a8 P7 f1 e1 k; G
12.             "\r\n" \
    0 ?7 ?$ g/ s  `" U( C0 _, \
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 E) F% F1 s$ O8 x
15.     {
    ) Z% F+ p1 N4 _, C
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ `( Z. n% M+ _, 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" \
   1 E2 }3 T9 e* G5 [4 L, H
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   " @5 s* E) S( ~# B: q4 o- W
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   - R( r+ K7 C  Y2 G0 n
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   9 y* w/ G8 ^6 g  x3 y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' l5 n- n, ^) f8 c+ R
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
5 D8 ?6 w! O$ W- z/ n+ c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   & ~/ c3 o7 D. O
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; s+ _5 R) J8 _6 J
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   " h( a- W& @# G3 T+ Z5 G, G
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   7 z/ T6 t) @9 ^! h# p/ Z
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);
    
13.     return 0;
    8 N( _8 v7 m: C. M: C* h8 U
14. }

复制代码

% i4 ~( k; p( S: S0 j
2 _! K+ ^. y. s4 d$ m2 F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：
5 n+ u. A2 V7 Y( P; }- i
9 c% C1 @# U1 }) a: F. N- X

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 G7 }: n9 l+ [& U4 b( P' R
9. }
   
10. else
    
11. {
    7 l9 g8 B8 g( g/ _. c
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
      C! u# c6 p! M0 O) I. f- c
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 J0 |( P& C2 C# Y/ e
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
      t; d) c) o7 `6 ^2 u3 h6 v
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " B& s5 c2 X4 G  t; U
20. return -1;
    
21. }
    ( d; _, _) l9 J; |. I* j1 J* E
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , ^9 ?1 J  G( S9 e8 K8 p* `% e
25. }
    
26. }

复制代码

- t* L* F( K, P6 s$ C

9 f: b3 V& w  i. V! c1 ]- {+ d
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html