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

( o  N2 `/ U3 h+ {  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

# h, Y9 h% y4 `- d3 P8 f% N

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。

6 Q4 }; p+ T: b* a6 i: q8 X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)
   
2. {
   3 V) K- \4 A8 F2 G
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   0 b& d: U2 }: |8 m: R! L
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   $ N# g3 p# j0 a5 q5 N2 w, q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , Y  E  E7 S3 H+ R) A6 Z
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + |1 h; P6 M, k1 \& s0 D
9.     int ret;
   ; G0 S( W3 ?+ X- e* f$ ^, m
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    4 E, G# Z* }! Q7 k8 q, G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( t, s( A' I" {
13.             return -1;
    * e9 j. n- Y6 _2 \7 n0 K
14.         }
    ) Z: O+ l# _: R1 i: Q) D5 v, p2 e
15.     int on = 1;
    8 p. B1 C+ M% n  x2 G
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    , b* k6 V4 M, S; C7 h& w7 ?5 ~
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ) i" d. w$ g! |
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 x. U# T7 E1 C% t) H3 C, l
24.             return -1;
    
25.     }
    6 \6 `( j# }/ r( V: r. E/ S
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 w4 O# Q* l8 ~8 r0 p
29.             return -1;
    
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)
   6 m8 \2 G' F4 N: O4 r8 ^2 x8 j
3. {
   * y6 [3 ^! c8 x! W# }
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   * O. Q3 q0 I5 S9 J% s3 q
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & h$ C& ]1 Y/ B$ r2 i# X) y* [  z
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # P0 E, l/ O) j: w; E
11. }
    
12. 。。。
    ) e5 V. [; @  A/ D. p! H
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) g* X/ F& N# {/ h2 H$ W# Q
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;
   ( I- Z% B7 H5 P* K* P
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / C; A  e& A/ e8 @3 j
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 N* N  q2 \) o# S) B; q' M  N: N
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   8 d' w: \% I6 R9 n, ~* D) ~
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 P, L( w5 L. f) o5 Y+ Y
15.     }
    
16. ...
    3 ~3 U1 A. y, V3 K1 k3 C8 G& z
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" \
   / j8 H, ]! v& w' \5 S
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # ?' y# ], G( o/ k. N( i/ i; Q; U
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"
   7 Z! {' @, V2 Y7 ~. C, D" |7 ]9 J! B
7.     printf("preparing header\n");
   , y  a: ^6 V) h+ G4 h+ h
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    * c" N) F( K1 ^, F
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & A/ A! T2 G6 U9 \1 n1 g+ r+ E
12.             "\r\n" \
    6 [4 w. N8 R0 w) V2 g& E1 h3 V
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; H' V& U$ H+ q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 U% m0 W. ]6 }
16.         free(frame);
    ) g" i. m& o4 \- I" o
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" \
   6 x  Q/ g# O& y, p( }% p
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % m) N, t- ]  ~/ N$ K& Q
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   # [" s6 m! s5 w8 v: J$ A
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * L4 P) O9 d8 f4 x3 z; y# L8 S/ g
7.             break;
   0 @. C5 q  Q+ m3 p
8.         printf("sending frame\n");
   + }& q) G$ D) p' k
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; v5 k4 x$ z- |1 O9 y
11.         printf("sending boundary\n");
    7 S% i& l/ ^2 a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 W# S4 C! `5 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。

7 f6 ~6 c0 h8 b  s8 U- l

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
( l5 F' L, Z( r! x6 A% H- L( _

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);
   ' c0 L( ?% q/ ?" x4 |) ^
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ) U& R3 q0 N2 p# z  C6 l
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 m) ]5 L: B# k! C
7.         return -1;
   : F/ d! ^! m3 I8 e( F! d/ R
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! l( l8 W# T7 y" h: q. W4 {2 _
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 {0 A, ^# S; [5 K0 Z' {
13.     return 0;
      l# c: ^' q" O- E! n% m1 @, I
14. }

复制代码

4 E8 J8 ?6 m, [# j
* `* c+ u' c' v6 M( E# 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：

% V& ?% M  Z8 y
4 s/ |- [' b5 ^. U  n" p/ B; d- R- p

1. while(fend > 0)
     r* I( M) S1 l" N7 w# j; q
2. {
   8 e/ y) \$ i4 e- b5 |' p0 a. P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( Y- r. J5 E9 r7 G
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 `# v) \/ U" E* d/ e; w1 P3 _
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    * y& T/ x% J6 {
11. {
    
12. picture.length = fend;
    " M# ]4 F) S: i
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) O1 x; ~1 B5 F5 V6 x; u* B
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ( m  \7 ^" @0 B0 S% T
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    ! ~$ E9 E3 S+ [( F; X; c: r# Q$ D# K  s
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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