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

: b2 `, h7 \: J$ o/ H1 U- K

$ l* d6 K. ~  @, y; M' ^

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

6 K2 d- Y2 T+ o) 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。

8 v. `" I4 H4 G( r

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。

  
  ) h* g, S" i# o

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
/ T( o/ _, D8 b! r  Y! q" X

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. {
   2 o6 j3 r! p( X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   3 Y4 M- Z% x, M) d9 [# ~
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 O: j+ [5 e, @& W% _6 z! N/ W( F* F
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / P6 U+ ]' S2 W; Y- \
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 l( x6 g6 |' H8 L6 k
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / H9 V# W: N2 ^& r
13.             return -1;
      `  M( f" F) O5 Z. r% z( ~2 H
14.         }
    
15.     int on = 1;
    - r) X' [( x, c0 X* K
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      S- @* ~( m  \" @
17.     {
    ' F( V  q" J5 y0 w; `8 c
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    2 D  F. K! A9 i
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 ~9 g& e& m- d- `6 ~
21.     if(ret == -1)
    ' u# [1 A) t; I- x- Z. J$ V) j; _7 \
22.     {
    / k2 e! m* O/ z& k( T& O) ^2 b
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! j1 F7 U4 w" N
24.             return -1;
    - S2 v" f, y+ t9 L$ W1 R
25.     }
    5 w6 e0 A/ W  [% f) L
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) t( O( O/ V* H9 ~: N  \1 M
27.     {
    ! h; C6 M2 @  v& U
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    " G/ s& u+ v5 b/ @& P$ b4 r# ~9 P0 R; ^
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. {
   7 Y* O* z5 h5 O5 J
4. 。。。
   
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.     。。。
   ' K  w" P5 i' x4 A# \
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    3 T1 a! ^5 c. A# x
12. 。。。
    3 Q, L- a" b& C! F# p/ k
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;
   9 f) ?% f1 ]" ]5 l- ]8 E3 O# I
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   3 u2 h) V" `: q8 W
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( k5 p' e  ]  Y3 }
5. ...
   2 p( V2 M2 ?- u& m3 C3 R
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 J8 q& Q; q' U9 z. [+ C' l9 Y6 V
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! l1 Q! C  Y8 w9 A" F0 X
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   1 r5 W& w5 _1 I1 |
10. ...
    
11.     while(1)
    8 {# E& \* L+ p* A# O) x4 S9 D
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" \
   / z3 c) J' h) o3 f
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" \
   ! `9 g# r' D. F. b2 J3 \% C% n
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ; _3 M, N' W! e+ k( i% f  X5 ~
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # J+ ^. h# O6 C
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 O+ s- d% U# b# p: C2 R7 p
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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" \
   ' S4 ^- _- l! y
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   3 k! w7 S9 r3 C. n6 L& x2 d$ L6 b; q( k' `
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");
   4 k* K9 k# N) A' p# ^3 m7 D3 j1 c0 `
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   & t2 d. o3 x- p6 ]
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; B2 F% q9 X0 n; ]$ I2 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。

+ O" w" ]( e: e, h& t

$ I7 D" p1 Z/ x2 L  _1 f3 i( G" t二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 i0 G: P% C2 Q: r3 r) _! l

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , V. G1 D6 ?% z/ T+ x9 [
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; B' N" H+ V' K! g9 k% I
4.     if(*socket_found == (~0))
   0 i/ S& P2 p& ?; f( O: Q% c
5.     {
   4 W  z! Z# V" e$ b
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' U& j1 R7 f6 V6 b
7.         return -1;
   2 `" V2 j6 \% N& Q/ j5 Q1 ~
8.     }
   ) c: ]1 p0 F: G  Z( j4 ?8 h% b
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     v$ `+ T( m5 F+ k
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' U) ~- }3 A  S+ ?6 T$ _, J  d  H2 e
13.     return 0;
    ! s, T& P' S6 v1 V5 X! W
14. }

复制代码

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：
' O2 t; v; a" M1 p

; W$ j5 U- _, H

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     J& J& o3 D7 M' v4 S) ^" k$ m2 @, Y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ! u! R' g, U3 ^3 ]2 V
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + ]& A" G: @6 d5 i
8. picture.fin = 0;
   7 b) h: V' J$ P/ A* R# R; A
9. }
   $ D" T1 T- }7 f# _+ Y5 S" J+ J
10. else
    
11. {
    2 |" |$ \5 K) o6 ~
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    * A; g8 ]& o2 B3 K) _; i/ f% S
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 l9 `& s( G/ q3 K' l
17. if(sendbytes == -1)
    5 p1 P! m# I4 P6 L8 \
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 W5 a) e0 x2 ?' F
20. return -1;
    
21. }
    " H. ~. q" s. n9 L2 a( z' p/ R# }
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % @7 l' ]# x1 V$ e. A
25. }
    
26. }

复制代码

+ T. I4 ^3 T$ p& U  K
* r" Z) ]2 b6 M) u

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