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

6 V- W1 c7 a( j0 T. e3 ~: G

" ?& m% b6 C/ ?6 b: i

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
+ F# t5 T8 j) [" M: ^7 o3 n6 ?

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。

. {1 w4 I+ q- E* U* g

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。

  
  ! G9 e- ^  W# s4 M, l* k

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。

3 D0 v7 _* m# [" s7 F4 S- f一、HTTP网页服务器

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)
   ; j! \  p% T0 y( \8 B
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 m7 f7 e5 f$ s9 Y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , `& ^8 g) k" O
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 Y2 q8 E- S* q4 o8 a) |
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 \' K1 O7 E7 L3 x) |( O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * M7 n7 M, v- I& l: D3 `
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 |6 D7 m: h: i3 a
11.         {
    + S2 _0 g. @1 T2 @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ' O* e. U1 M/ X5 Q% n1 q
15.     int on = 1;
    2 L8 R" A6 ?$ X' a  P; `3 L: u! i
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    5 O& Q2 S- L" Z# T/ d/ P5 u4 k
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 Q0 A6 Y- J+ f) M( n% y+ ^5 i
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      g3 d, s7 D- L  ~: ?" I6 Z
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 }  q: ^+ }4 i# r
27.     {
    " p" ]/ o2 P5 X% H) G. ]: s
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    3 B3 w+ }, [. R! Z
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. {
   
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ _5 \' e6 g9 S( N5 t7 x1 V
11. }
    
12. 。。。
    + L, V% u+ Q" K4 L% P
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);
   / X! C8 @5 y! s* h2 k* N3 K
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! g" H" D" \' H2 E
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ q# F/ w8 ^) N9 {6 G
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. int main(int argc, char* argv[])
   % i7 o: @* s) b! d0 O" o+ g
4. {
   
5. ...
   5 K* q8 h# F3 E, V+ G2 `$ K+ x4 `9 j
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 U( k! v9 K" _! P6 {$ c
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   : x! L& D" r3 D
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    - g. x. \5 g2 b5 }* \, C) S1 Z- o
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    0 c* C* ~9 i8 V! o& |
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 J7 p, s; Q) O
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.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   / J% W! |8 C( e5 N, v3 X: e
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   9 B# O+ z$ e! o# s2 Z  {
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # a( O, f) a3 o& _
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    : Q2 B, d1 |, A  o8 S; X! m
17.         return;
    $ h) {# e- v& `+ _3 l  K
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % p+ l8 B6 R" k! }. m# @4 T: N+ ^
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 c4 Z/ C: p+ ~. G; P  A. N  J
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 D0 I  ]  G) r
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    9 o8 D2 @0 N7 a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * M+ K% K8 |! V- u! q+ {& W2 e
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。

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   3 [0 r* m0 v# ~* o
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   : ?* u1 `' ?1 z) `2 y/ J
8.     }
   6 k2 r- {1 {" Q4 b! X
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 Z) C( C( I* S2 M3 A9 y+ }
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " O' I- u0 H2 a6 L1 c0 N
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    $ m; \2 E7 X  h
14. }

复制代码

5 j/ k3 ?+ Y: ~6 [& I( x. 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：

4 |7 m4 O+ Y4 B0 i- A3 ]$ B
4 J5 K* r2 f8 Q# E# u! F, K1 W

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ( k6 ~/ X" {& w% N8 M, E1 ~* G% z
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ E/ R% j1 z) X( t) O4 X( K
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ) K/ C% t. B: V/ Y4 i# Q6 W* F
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   7 o! |3 e4 J2 T2 s
9. }
   
10. else
    5 K  Q( A3 d7 O* U: p
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ( s- S4 N! Y1 m) `  L2 ^4 [4 v
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! {' h3 u; w9 }4 j3 G
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 b7 T: U3 R8 @, z3 j$ V
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' r3 b% @* s0 ]  n+ x. @; h
17. if(sendbytes == -1)
    0 q' G* _7 R9 S0 w8 k& x1 F0 M
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 }/ ^) ?5 J* o2 B& b6 [+ O, o+ h
20. return -1;
      n$ |" R' _' I) T, Y; w
21. }
    6 f2 |& `( C5 ?% s# D& Q$ [
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ! X1 I& w1 Y3 D& x1 g
26. }

复制代码

1 a1 S# W; [' z- T; L+ X
. c$ n. V, P7 y0 y$ @3 |" R! y7 k1 f

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