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+ G4 P* f* }

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。

# N5 i' p5 u4 y- \* H

& N& N+ j  r$ W

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
: m$ L2 T9 ^+ v6 b

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# m' \" i( f3 n. @2 A
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 ^  M0 m+ j: H
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 e1 r$ G5 S/ |8 x8 t
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - p5 t; H% V, t1 d0 ^" G- g
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 A; z; c  w& _# ~$ s0 {5 I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : w& _) k3 o+ o/ K. X  n
9.     int ret;
   ! d, Y0 }6 N6 w( C3 W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ m  y8 D- Y$ y( g' k1 K1 b( B
11.         {
    $ n% N" s6 L, H9 G* z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " E7 ]; d( G, E# T) u
13.             return -1;
      A6 `  H$ L& ^1 [/ B
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * s3 T# Z+ P9 p1 S% q) E
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 l9 Q) _) O+ w( t
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    3 H9 m# h# O* p2 a, t0 l3 A8 g% A
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 w  {: Q4 J" i& N/ X! |
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 ~) F6 t' r* c$ l, V1 b
29.             return -1;
    
30.     }
    9 P. A3 I5 O+ R6 b; R- k% N
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);
   5 ^: g9 t$ D& M0 e
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   / R9 W5 b( X- q+ f; \
3. {
   6 K+ B; z" _) m% I: v' U2 q0 C
4. 。。。
   5 j8 y$ H' h( i+ C. B
5. while(1)
   
6. {
   7 I% \" r0 o$ |- T9 R
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & V$ t% T: p# J$ @3 G8 t4 R
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 F$ b5 Z% @" ~& k. w' Z3 z* J. x. a/ [
11. }
    
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;
   ' r4 s& @2 c5 S4 I" \
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ y1 j/ [: p6 {1 @& [
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 H6 b( v$ b% C
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;
   5 P4 K1 x) e  `; ]1 ^0 o
2. pthread_cond_t pct;
   # U& E6 Z' n* G0 }9 \5 z
3. int main(int argc, char* argv[])
   4 X! p. m1 M4 d( ]) }, y0 S
4. {
   7 g+ F0 L/ b" L$ N" G6 k
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   1 X7 z/ `# ~* B$ s" ?& U! A
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   3 T* ^2 T0 X3 K* t2 f
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   & C7 L! _: i* @5 S. t$ b
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    $ p2 M$ w2 R) s8 M+ q2 `
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    
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" \
   + [5 [/ l5 E- _4 [: T+ v1 C. _. P
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" \
   # u) b$ S) K4 F$ m& x6 b. B5 B
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   8 i6 T+ ~# q3 v6 @
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 ]& `6 ~- ?& p& l/ m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ' x+ Q4 J* A6 n6 L* w- [; w* N
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , ^, I/ N% X3 S2 F# n+ l
12.             "\r\n" \
    5 G4 K* t7 D2 k. i& U
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 z" h* t+ j) [4 X9 }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) m9 `4 d5 E0 c3 h/ L0 m0 J
16.         free(frame);
    
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" \
   5 \+ g2 g" Z; N' k7 _2 |5 M
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ; [( @' N( Y% ^5 j8 Y2 R: B/ J& M
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   9 |  y2 d! D5 [' E1 u
8.         printf("sending frame\n");
     s6 k* _' }. D* j. y  g, N
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + d! _4 L3 N! U6 X1 C9 m/ R( z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    5 b' m8 I9 _+ J4 D4 b' s" D/ u
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - `& B. z$ z+ z6 s+ W4 ~
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。

( W$ W% ~+ l4 a- t

4 V' {1 A: f/ F5 u. W, I1 k二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 f; i) {& }# x+ U. m. M, N

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))
   - W0 ^0 [4 _( A" z0 D% X. c0 K
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   / `& S9 U* B3 j% x: T% ]. j7 }
7.         return -1;
   4 u/ {! ~) i3 g7 _4 K/ b
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : M$ V+ z3 [3 V8 u4 r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' T8 l; p7 ?7 E( y! b* Y. U! Y
13.     return 0;
    1 H$ }4 E: }% T; E* V) b8 t: V
14. }

复制代码

2 Q9 u/ F) `% o4 ?1 v0 p: ]
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：


! V7 d% |. a( [4 a9 k) M2 _

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ! K/ K6 ^$ _& C
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # T: B9 I1 y- [( c7 Q. G1 K4 ~
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   6 X2 T- ]  k% y  K
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ' x% \+ k% }" U. K: G: I
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    , h3 H! g" Y' z8 t
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 p& h; w7 X0 X& O- s% g( T' |
17. if(sendbytes == -1)
    : Q& H$ u& ?# ?0 W& A3 Q4 }' q
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 g( e0 q/ w1 k
21. }
    
22. else
    
23. {
      Q: h" m+ S7 }$ m6 ~  T; b
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    + G: E/ H% j  s' a
26. }

复制代码

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