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

& m: L" O! g0 }  S: |- v# m

8 i* z4 |- \4 ^2 H

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
4 x9 C9 T2 |9 {; T

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。

  
  

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
6 p; L- u  ^: [' J" ?$ y) u+ ~

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)
   / e; c+ V  v$ w/ T) L9 D
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; d* D) I4 P4 Q; d
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 K! x/ p, u; t5 Z
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);
   4 `0 J4 z) L: g+ z9 K9 ^$ r( x* b, f
9.     int ret;
   . A0 j) R. i- @
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ; h. @, L2 N" [0 i
13.             return -1;
    
14.         }
    ; a% {7 d4 H: J% }
15.     int on = 1;
    2 x! q8 Q6 O1 P* p; |0 G
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ b3 L4 |# x8 D. Z* c1 h  n
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    + p( Q! P1 l/ r2 n
19.     }
    7 N6 K. U/ r% }/ t$ b5 P" ~5 @
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " ^: b3 B/ [2 J& B
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 [; B2 \0 {: H, X1 b
27.     {
    3 o: H9 l. J) Q3 F' p$ A
28.             printf("Listen failed!\n");
    " s" U+ {' J  S
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    4 v9 }- N; N1 Q' `: h$ G9 Y5 G3 J4 y
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);
   , F  P5 _7 A: J- l0 {5 x- {
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   2 {5 u/ Q: @1 M4 q# o9 A' n
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ; q" p5 X; Y7 h: h
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & g  l; r3 j( @- d1 ?* G, l) @/ {
9.     。。。
   ' g" m& C8 [2 @
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , Y  l: x( t% b5 S  B% v7 M
11. }
    ) ~8 `% X0 _2 y, ?. B& r1 f& F' D9 P
12. 。。。
    ' ~1 B5 M7 [) k# ]; y
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;
   % l; Q: v! o3 \; R5 c8 V/ A
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ' g" q  S5 M" @6 U& Q
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;
   " Y* |) C( s9 t4 g& O
2. pthread_cond_t pct;
   8 H4 @( d; r2 I$ A; _5 }( z
3. int main(int argc, char* argv[])
   ; \7 v8 Z: N4 y, {. e1 c$ k
4. {
   
5. ...
   ( V' D9 C: d, o. z2 U) p  C
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ a) r5 M# m1 c
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   6 c0 W# l( i4 P4 f+ Q, f/ J
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
      l( h9 J* N( j, X! ?
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    $ G* o& ?9 h( A+ f5 y2 t$ t7 ?
15.     }
    
16. ...
      w, J) W. @" f" s
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" \
   ) ]3 ?% H6 M  k( Y. y. q; K
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" \
   
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    3 L' U  ]9 |- N
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    * \  N5 R$ s3 E& R, k; r
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - L! i# v- i$ ?( B6 w
15.     {
    
16.         free(frame);
    3 O+ P# j, Q  f# k, Q( n1 }) z
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" \
     F# O! ]8 l2 A- U5 [6 t
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   / g& B8 _9 z% c7 g" ^- h" {# y
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   + I! E3 ^" Z" Q* s) Y8 k$ d6 F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   + \' W7 C3 ^$ X% y- Q  o
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 e1 ?: m$ D  v, E8 b, X2 {
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ; t1 t! j% ^! b6 ^9 T
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , c' N: q: K. h1 k8 |
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\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。

) ?- R- Q! [" _

0 J5 a5 P0 k% h' V* o二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ [" P3 F! L7 n* V( R4 T

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   1 Y& g" f( @. K- B' C5 B* Q7 T) s
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ) H% A3 B9 w6 _2 L! Q- x( ?
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 c! r/ L7 A! v* `+ s! c3 {# ]
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

4 a; C1 E! E5 t: Z0 ?' z& L& ]% ^
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：
+ W: [0 {. q, ^; E( @& t

( F0 f; u6 J- a1 j

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 V7 y$ e- u1 U6 O% a- ~( O
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ; N4 K2 W( S. Z; L% }9 M
9. }
   
10. else
    
11. {
    6 D! W+ h) |( o
12. picture.length = fend;
    
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);
    ' {2 @! ?" W- e5 H6 ]4 z' j
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & m. e9 s& A2 W# `) a  B1 f
20. return -1;
    
21. }
    % C9 P5 l2 ^5 q+ K: ^
22. else
    - }% p5 g6 C5 f! Y( U; ]
23. {
    " P4 |; J8 i; O7 b
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # S( ~5 G8 c" d8 G$ _) ^
25. }
    
26. }

复制代码

+ [* R* a  k3 K5 g

3 C+ @) W8 z/ Z' W; P$ J1 t
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html