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

) S- H+ P) C, @
9 j) V6 W  ]0 @, `9 q

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
2 M- ^% p2 @) p6 g! l; h

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。

- ?% Y; t# d. c9 y9 C

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。

: C9 P  }0 s. Y+ R- Y: X6 {一、HTTP网页服务器
  V! b. v* L5 r& t8 H* m0 w# l/ `; k

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)
   $ p6 X) F( z. Y$ {* t, I
2. {
   / T# |8 v8 ^" ^, }1 N- f
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ; I5 f6 g# N; |- W2 H8 ^" L
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;
   8 f7 i# i1 H9 _( S4 E3 G5 o
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " N- V( ]" I* n+ P$ Q
17.     {
    - ]+ T" [3 d6 A
18.         printf("setsockopt error\n");
    % F/ k8 F' b( F! a- [
19.     }
    ; p# y& B3 X/ S* {2 U
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 \1 t, P; H. a0 Q: C6 K4 K
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; a0 H6 d- V2 N# K. ~
24.             return -1;
    , Y2 v% s4 M" ~; k1 K
25.     }
    1 Q. x6 |1 K7 q( [6 C7 s5 t
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) C+ i: F1 W5 I9 F
27.     {
    - Z. t. D/ Q3 m  V7 h
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) u' u* F. f& u7 z7 C- Y
29.             return -1;
    ! V% I3 X7 p. c
30.     }
    0 d' I: I$ ~: l8 D7 u# S
31.     return 0;
    7 l1 [' r' @: O! Q+ y" w" D
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);
   8 J- }: Z* w+ e3 {* e' b: p5 Q- \
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     Z* n9 O  A2 `8 K( h: l8 a. A
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   / c/ Q# y# t6 E; K  E
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # e/ h7 k! E- J
9.     。。。
   - ], J' o/ X3 g- u; o; Y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 ^* T* u( R4 Q, ]) _' P$ C
11. }
    
12. 。。。
    : ^0 Z/ {8 M) d# u
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);
   ! C1 A; G3 C5 h' B0 D0 h
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , Q# o. i  O; N7 q/ f) }
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;
   ! D9 O* z+ Q5 K2 r( g
3. int main(int argc, char* argv[])
   7 W. h9 r- H1 U. P
4. {
   1 [' k% h; l& z# m6 f( A
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # Y4 b1 _3 F: H$ [5 M; t0 L
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 @5 O: B& E0 k  t
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.     {
    + q( {3 F/ [- T: V' {
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 n' b) r+ }3 c6 V3 W4 H! Q% L
14. ...
    1 ~$ X6 \7 C8 g: J" D; D9 y  l7 k
15.     }
    
16. ...
    ' k3 @# A, i& b+ N
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 E. ~5 d6 b1 Y  p2 L+ z
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" \
   4 z8 X) G  e% I. l- N0 K+ M
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   & T' }0 `) U( f# w& q. A+ K, t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 s3 x& |  z3 {4 O  E
7.     printf("preparing header\n");
   % b/ \0 U) c, S% J
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 _8 s" w. d* j
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % i( O$ j) @0 A# q9 u& U0 ^3 I
12.             "\r\n" \
    8 d: F( E+ A/ {8 D- |. W1 V- J% {/ o
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 R/ C  T" [. @6 W; [% I
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    * |/ A7 M5 l; h& h9 W$ f
16.         free(frame);
    
17.         return;
    7 N$ g, \  z; `& u5 U
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" \
   " r$ g( i7 E. K6 {; x8 w/ N) M2 r" h
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( |# L" [: M' |3 J4 p' `/ M& e0 j( {* X
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( u& C' u/ N' k; l" W
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   9 s$ t' a$ O+ m4 v1 G% @) {
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 V9 l6 T$ F8 i7 I" O  y
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    3 w* Q. A- {% _# E+ C5 d4 t" m+ L
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 u: v. o% V8 s/ n
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。

2 o- t0 D, W, s% X  o7 z5 m

7 ]' Z3 p7 C2 |# o) U4 d- J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)
   
2. {
   5 E$ u, c" @7 S3 Q3 ?. i+ e: i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   2 z3 H" C* v, q4 ?% j
4.     if(*socket_found == (~0))
   . @  y  Q. F9 m/ u& H8 [3 Y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # G( h4 N3 X, I* x1 y5 D/ [: [
7.         return -1;
   / S" ], O- f3 |; o5 L& _6 a; V
8.     }
   9 `/ `5 }" k1 ^( B' R( z1 @6 |7 i& j2 u
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 \1 s: a* P, ^3 n+ y6 N
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * l: m: [1 L; u* l  s. C; Q, x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & L4 b0 d0 N7 m; Z3 C$ m# P; s
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

; m2 _1 [) a) z; s
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. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 h* `% C* P% `* g' g: i
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - Q% c% M: O( ^  b" ^
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 n0 e2 ~; O! d: Y
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / H; g" A: U1 C# M6 y) z: N
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    4 m. s, ^+ {8 n6 e! L+ k0 g
11. {
    % {- Z/ w: `. N, P
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( ?  ^$ U. V) }* ^. G5 D- `, L+ Y
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . {* v/ y6 N* A$ o) P" b) i# n! {/ e
17. if(sendbytes == -1)
    / `- r2 r" H' C
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) T  A' L7 U& d3 D* D, L" B6 d
20. return -1;
    4 n, _- r( D; T1 \9 w9 h
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % P2 P3 ~. X$ N8 h' O" g
25. }
    
26. }

复制代码

* f  {% A6 X" R4 i8 I9 Q

4 \  W% |+ _$ f3 S7 W% z* I
+ g9 N4 A; u; W# viMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html