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

" t0 q! R  m$ @1 K& Q  }" G; P7 p

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

8 O* P& q+ T. ~; t* p, N% i

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。

- O* h0 w* h" S* P

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。

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)
   
2. {
   $ c9 J4 k6 {6 _
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   - i$ U* B$ O/ W, m# M, o
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   * t) z6 p' S0 w# b4 c! _: @
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , A7 h# D: o7 M& ]! |: n6 G! u: n
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   : @+ @( e4 w+ y0 C8 R, N- |+ q5 M2 e
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , x4 ^5 ~* l; ^0 q
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / H1 V1 F7 b- M1 N1 Y- w, I
11.         {
    + `' n, ]% ^1 _& ]9 L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ; l# ?8 P8 T6 d5 Q; O  `) n0 {
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! G1 ^: q9 C; ?7 w* v) F$ y8 j& x0 J4 J
21.     if(ret == -1)
    ! P& T! w, I! [" m" V* ^
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ p" g3 e, W3 x
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : ^9 e* s8 x4 ^0 c0 ?7 o) a- b, M
27.     {
    ( W) r" `5 S* P+ o: v* d
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! N  Q' O+ f( T- `0 e
29.             return -1;
    
30.     }
    
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. {
   
4. 。。。
   0 R# q# |/ k, a7 _$ F
5. while(1)
   1 D  u/ N: q2 l! K
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   9 R# V$ M4 J* v! n/ t
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - |5 J8 T6 Z( S4 T% c
11. }
    
12. 。。。
    % x* l% `6 a, q6 T3 T4 B
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);
   - [* |6 t8 A6 `$ _/ i4 L0 J
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ) P8 H3 l9 L9 }: c, m% E
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;
   , ]# I% n4 y9 X/ ^9 r* b( ?
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 L. v; e$ g. I; \
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   - E5 e4 N3 g4 B$ T  }$ B
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    , a& c. _5 j( o# l
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" \
   , h7 c# ^5 d$ i' p# X9 q0 t
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 z0 a/ z, J6 D: ?
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");
   * y5 b. A# r, |/ b8 ?
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     D1 ]: G) K3 B! K( r% |) b' b$ w/ n
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 L2 _& ]# C3 o  C. d
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    & W2 L, J, B; q4 ]3 d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 |$ E$ g2 A& @+ q1 U( O  M: r# C
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 B1 R6 y7 l" |) ^4 d3 k) t% d
15.     {
    $ i$ n0 V1 z! m; A9 O  C# I% S
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" \
   $ D! V/ v( t4 D2 _4 |
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 G. t# G* {9 W* l6 N0 _
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   3 u4 u0 M; n1 g& j
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . V4 W/ S; n6 f6 _% W: P$ F
7.             break;
   3 r; U. ^4 H3 M# e  K# e
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # {3 a6 h. \4 g- `& k% f
10.             break;
    5 w+ L; Q: _7 A
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ^) v: i% }+ ?3 T  V9 ?
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & q; s2 Q8 m) G9 ]' O; u  z. Y4 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。

6 E" A9 t4 P& o, X4 Q) b7 B8 g

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. {
   8 C8 S7 {$ k7 b/ k: O6 i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; b, h0 i! V% S0 R
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   7 {5 F* a$ y& |$ y  v( @
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 j2 u% S5 T4 A. A! k
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 M/ ^6 y* n9 z# b4 ^
13.     return 0;
    ) J1 R! z' g# e$ c; L5 m
14. }

复制代码

3 Q2 J2 G8 E7 M5 q: B! q# V
4 B3 k& |/ a- Y* e' b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：
; g7 ^9 |! b* \8 h4 i
' \& z/ h. w7 d7 Z4 D
  I! N% J: w3 V1 A  ~

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ( M% `/ K: l7 a3 l
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / Q0 x( A  l: z/ U7 {
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 z/ o6 [* }1 b
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 z0 l2 P" H3 t8 f
9. }
   7 h6 x6 J& ~4 R4 P. H7 J2 ~4 X
10. else
    " ?7 G, i; x. h, G! d$ x
11. {
    
12. picture.length = fend;
    % w# Y7 |' P1 _$ v1 L( b
13. picture.fin = 1;
    3 W/ J) G. }7 x. x% \" h. `) L5 d% y! j
14. }
    : `9 s9 ^3 ?1 V* }% H: u( W
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. {
      i' I( \% W) x9 M7 z; \
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 ^- u% r+ b" ]4 v* S
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    1 G. V8 L% i6 s7 ]2 p; h) ]: ~# [
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - Q% h. C  H- F. x3 _3 z
25. }
    8 R9 e3 v5 i7 n1 {3 B" T) s
26. }

复制代码

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