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

/ @" s3 ~: u$ a, h9 r

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
/ U% P6 N: r9 l7 M

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。

/ J9 Y4 l  h$ _! t# A

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。

  
  + y9 t. ^. }) V- }, [9 \4 n  V

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
5 }) c6 Z- E( o4 p% 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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . q$ m. }/ G2 i9 C
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , D% Q6 Q0 s0 v' s# v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * t/ U, ?5 F* j2 }) G# \
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    8 G$ ?: s4 K# t2 S( d( Y
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    6 i" K) S2 W4 i" C6 z$ d
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - C  v1 n# d. }% M, [& }" q
17.     {
    3 V; ^4 ~0 `/ Z3 X
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ! J% S" O, ~3 t9 S2 B4 j4 t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 [4 Q% A1 a: M) U; n- \
21.     if(ret == -1)
    : A2 M5 p" u: l& ^2 I" j* W
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    1 |1 g6 _( e/ U* H4 f( ]4 {/ r% S
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 i& Q& ^& r8 L, X9 W$ i, _
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    8 x( o! F6 Z* o4 ?
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. {
   ; E) k$ h+ o. \0 u4 q* ^# I/ w
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   " M8 o3 w) [8 O0 [" O. T) C4 P
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   4 x2 R: s5 x6 F* |, q. k" D
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 N6 ^9 k4 i( Y8 m
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & q! Q" ?: ~& Q' h& i' ]4 K
12. 。。。
    
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);
     S& B+ P) F5 d, b/ D5 I) g0 _
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 t/ Z7 g- |" G3 t' N2 s" X
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 D$ _. `! x9 V+ e0 d
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[])
   0 T% o( e1 ^# f1 v8 w  I
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 ?0 O# v) E& |; m& K& H
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   2 n( `% e+ Q1 @) }% z& E3 J
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   0 s' }/ \* l+ K$ O3 U, W
10. ...
    
11.     while(1)
    9 b, T" g5 }$ W8 ^6 D: P% X
12.     {
      o  Z0 S8 {# ?* x: M# M
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    - D' V# ?( I& ?9 j' e( K+ Q9 C
15.     }
    
16. ...
    4 w' y& g% |. ?) d8 Z
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" \
   ' G2 H1 v" X- p; ?: Y% M
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   . Y5 d/ G. A  d; s
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" \
   " n/ B$ b  x% U+ r& G( H" X
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 J9 i' ~5 v! R: D8 G, q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   * P& y/ ~1 M- q& `# P  M7 y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   : ?' l3 T* w% V# ^% x4 i4 D
10.             STD_HEADER \
    0 e' o6 ]  d$ w  M* k8 E
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      q/ `7 D8 z8 y, D2 P
12.             "\r\n" \
    " P$ ]) o" O$ i7 y7 p, o
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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" \
   
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.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   0 _; a( @& ~' D! G; @- _+ ]. z8 ^% I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ M/ |( p7 t- V9 k% v5 z. P6 w
10.             break;
    : m/ v. {  e& z. v  s9 x0 }
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " \! h. g6 O; n+ P; F4 ~( c1 ~
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # N7 |! P7 X+ O2 q
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。

8 C9 ~% C( e0 e! T; z% T1 m

$ ^2 s+ c* |7 S8 i/ `7 U) _: |二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
& L7 ~5 I, |, m

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   & {: [# K2 A, ]  R+ A6 ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 D+ E* D$ h8 c! {
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 B+ D# D: I, T8 `/ X
7.         return -1;
   / x/ R$ M: L3 Z9 C" z
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; f2 U6 o" A- _) Y/ \8 u
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % N8 |7 V  u9 V0 j1 C' H9 x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：


* V0 D, v, l. d( L+ s7 q& x5 T

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " K3 i# Z$ U# e* h& k5 P6 t
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ h5 n: `8 j/ j' t& N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     J; I6 v4 [. r
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( J& B3 |* o9 [6 u& b4 V
10. else
    
11. {
    * F) b0 {7 v& O! h! O( X8 l) E
12. picture.length = fend;
    % x: n; i* g  d" e& k
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ' k2 y/ w/ l- @+ d+ R* E
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 x; |- H# w- m' t3 w6 z! ^9 G6 |+ s
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 ?, ^. o6 M; c& o" ]
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    0 u/ h5 g4 u6 t8 w$ C3 Y
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    7 j  T8 {! q; A$ F' U
22. else
    ) m1 Q: m4 {. J( C8 h, R" X5 p
23. {
    / }* u$ v. {* k
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

- i  Y, H. |. ?# \
9 j7 S  a9 t# J2 ziMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html