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

" ?7 L$ L& W  ~  L

# U9 D2 y0 ~" u1 [- Z/ ^

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 b! C& @& Q" a/ t
% h; s+ ~$ J) }+ J/ r$ N2 ]

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。

  
  1 i/ r. g' P% @0 ]- q

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
% R6 q8 Z" K2 g, H' l- l3 w

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. {
   : E( R& V( ^- H8 |2 `# _  l
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 v; ?! R' d" d; m$ {$ Z4 z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # c) m2 c; i5 [$ q! 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;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : q# E7 z  ?" x9 Y
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & d. k* z- [4 v: D
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ' ]$ ^& f5 J" a  _! t1 n) e% n+ g
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 A- W$ v" S6 `5 e# E% ]& L
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ! L% E/ l% P: F: ^5 ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : R1 g* A9 d/ K% L4 L* Z
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ N& P  t4 E- y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    , A/ G$ E' n+ f0 g2 u
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 [' E/ c9 r3 B# Z) d0 V
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    2 G+ b% t& ~2 @( d
29.             return -1;
    
30.     }
    9 K2 c9 E8 X% }$ Z. W/ d& y2 P! \  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);
   8 W2 K: T2 w3 q0 O
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ( b* x7 \/ U6 b1 ~7 M
4. 。。。
     \9 g& Z4 k5 q9 S
5. while(1)
   / ]7 G: J+ L2 r# J. a, r2 h4 l
6. {
   , F; M% O+ x6 e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! F/ S. g  \9 ?. l$ c
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ' O% G- v( Q' f5 B3 n( r5 t+ ]: K1 d! T" X$ i
9.     。。。
   / u8 o+ c$ t7 x) _
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ) ?* _7 n* ~* |  c
12. 。。。
    & L# t0 i# [5 Z2 ^# K& {; R! R! I
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;
   8 }9 i: S" j* V) d
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / a6 O6 F% x! B9 C+ N  P* r
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 ~. i" L8 |. F
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) C' G( o/ s# e6 q& y/ y) b
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;
   ) c: M6 H9 P4 c3 E& y9 v
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   % j; X3 V6 ~; ?8 R
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . J( M5 J+ M: i
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ( y, z# J- a, i& Y( E3 C1 ?
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. ...
    ! O2 K0 E8 u/ Z. ?4 p
11.     while(1)
    
12.     {
    9 L5 X+ _+ \' e4 L& Y7 f9 z
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : E. e2 e# v! q) j6 a
14. ...
    
15.     }
    0 U- I6 a, y' w2 A( r. W
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;">
   0 n: Z/ Z" v" L4 r# E3 A
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" \
   3 e, l8 c: t0 k
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; D' E" u+ R" S) \% D
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   + V. e) t1 o5 w
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # Q0 Z/ W: g: t; @' J/ x  r' i/ \; N
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   7 E/ u4 k& m) L, _4 s) |( h
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    1 J# S3 M9 l* F
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 f. v& K! ^4 L& @
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * W& h, B5 @% I& }0 _/ R
15.     {
    ( P" b/ w& }8 m) G! Q7 {
16.         free(frame);
    
17.         return;
    0 o; q; s6 j' {. q2 C7 d
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 {* v: {! v6 k9 H, f
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   5 T. {; v) _2 ]5 p! g" d% H9 ^5 r
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * ^& U4 n1 ?( L/ `, v
7.             break;
   ) s. l, i; q* ?' m& z
8.         printf("sending frame\n");
   # [6 A- O* z5 u. C' x3 ]/ ]
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , p) f( X, Y" u& C+ \, \
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。

+ g& a' e5 F; w/ Z( P

- L& y$ E& B& b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)
   * s1 u# K7 Y9 {4 x
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   8 u0 W; E* m& C. ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ( a: h) F, X. s' ~
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ B+ e: d$ j0 R1 V. L  b
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;
    
14. }

复制代码

9 v: F) u  `: N, H- ^# h
8 ~  n' C1 s: E% V% b2 m) q- Z+ [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)
   + d) U* O7 G5 \% {6 E; b
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 l. E( i+ y. `' o! C) E( {) N
6. {
   $ @' z0 r$ ]6 G8 s6 X
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   " g  Q5 n) v# M* I2 z5 n
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ) }- h7 z% F/ r3 I7 n& w
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . t6 @8 n( C0 {6 t4 e1 d0 [
17. if(sendbytes == -1)
    ! I. n- ?6 D! }0 t5 o$ f& i
18. {
    ( U* p  G$ z, F$ j7 k5 w
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    : f; e2 p; q9 V8 z
22. else
    8 p5 G$ u: j  I
23. {
    7 |; g$ ~1 v; ]' O
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    7 R3 r% N7 }! Z0 M, {
26. }

复制代码

) H4 a6 b8 c" l: T

8 @4 c1 W4 ~: V$ z+ ]iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html