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

8 Q! S: X; o. X/ `7 Q  H, v, ?$ c+ X

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

( g4 p- m. a/ R: V) P

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。

  ~0 W; J5 `6 o* w( X$ {# i% n

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。

  
  6 r& g! E3 F3 x$ S) U6 S: g2 @

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
8 y/ |- W! x3 F- E5 Q& m6 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. {
   + s) k9 X$ l6 o& m0 \5 f
3.     struct sockaddr_in servaddr;
     y2 S& q: a1 {+ w1 }
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . w4 w, v2 E- U& p8 E2 o, n
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; A# X& f3 D5 \' `3 d
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : e- Z! Y% d% _8 U% S( e# P* f! s0 q4 b
9.     int ret;
   1 ~1 L7 [: C7 @2 N1 A
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    . U5 [& \% `0 e6 H' m
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ( ~  {- _. W. O
14.         }
    0 _. l( x1 N' M) m
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 P" j- u( o9 Y$ Q8 D/ e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    # h1 `! x( g& l8 F$ v
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , i& I7 b3 t" `* ~# c
24.             return -1;
    - f  y5 c2 k" F$ ]% K1 C
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 |) D0 L# h# N% [
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 r; J. J, m7 Z( ~/ |# k
29.             return -1;
    + N2 h7 ]6 ^. d( T. E
30.     }
    + K- A+ k$ m9 ~# C7 q
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);
   3 H' f! J0 J' @
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   . l3 b: U" ^7 h. z9 {1 u9 w
4. 。。。
   
5. while(1)
   ( t- i! m5 H& n1 T, s: R
6. {
   " c( z8 R3 L2 p) S5 D! D0 I2 e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - g1 k2 R/ L4 A" T
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    - s0 z+ P9 f6 }% |  v( M
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;
   6 p' ^; |' z& [" m
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 k2 t, S2 t* A: H- V$ p$ X/ W
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;
   / _' P! c* s3 {" k4 \
2. pthread_cond_t pct;
   1 X3 t  h+ ]1 z. n! E
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ z- r) l9 `1 u: Y
4. {
   6 Q! L7 G5 ]) f; P& J3 r5 I
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 C: w) m6 x% g: e
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 z; z: d" m+ M8 X, H2 O7 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.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 B4 R: n: P5 p6 P) d
14. ...
    
15.     }
    ( V# P4 k0 q! i( k7 u; d2 Y1 y
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;">
   ! k/ @) Z6 t9 D4 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" \
   4 a; B4 Y  y$ G% m+ a# A6 v6 l+ N
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" \
   ; o/ \5 i$ b' a
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ; E4 D7 C" {4 c" t
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . r' J) [2 C' E
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; E& P' A3 {5 }! w; f: l
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ) L' U% l. ~* M8 g
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 s8 \. |' X# R" I
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) |1 n& U0 G6 U  K; f- k
15.     {
    & A1 {8 l# }7 b; G$ g; W& t) `  P0 Y
16.         free(frame);
    + [8 N0 O" I. N% C/ [7 P
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" \
   " ^  i6 Y) Z# U* z
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   . f; u; D3 `. q  T8 I0 c& y+ u4 Y
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ Y, H( b0 V4 v+ Y  w! B
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 `. g0 ~$ ?0 ~& _) Y) k1 D# C- d
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   # K2 x" Q  T3 k. S
8.         printf("sending frame\n");
   ( |1 D3 e* a" p
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ( T' j& i4 s& ?& j% u
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 v" n2 K* D0 I# }6 M
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - e" z/ f5 G6 ?8 e' z+ y" X/ a
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。

( v# [* u) S2 Y1 w( ^& Z6 ]

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
: |; k) l+ X- C6 @

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);
   ) s. X1 u% S4 c8 g
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - X/ W  m# h/ N
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 P( J$ o+ ]; e* e: [; Y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " {# Y9 l. ^/ H0 }. N: F
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

( G; p* {1 v+ ^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)
   / c2 A* \0 |. B
2. {
   # M" O( D, [( V
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 K0 c$ l& h) Y! v& U( I
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - N. @7 X0 q3 z8 I, b
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 ?, M# c% G% B$ ]; c1 L; A
9. }
   
10. else
    * b6 b. ?9 E! k: U
11. {
    
12. picture.length = fend;
    % Z1 Z9 m3 M% M6 q
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    1 c1 C$ \4 T4 K. \! i6 C
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ) C0 j: q$ w7 a1 \8 y/ B
21. }
    / H4 o1 q* M9 S  f5 |* f
22. else
    , G9 v+ H- U3 \4 \- C
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

) F. s( N# B6 P/ x' o
( |! L* ~$ m: [

6 I; y4 `& Y+ m0 e, k" jiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html