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

/ t; _8 n2 X) }6 X) Q" s; Q
: T5 ^- m8 S% J+ Z6 R7 M/ ]3 K

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
: Q5 U, L: {- D3 C. o9 J) Y9 a+ C
5 ^, d7 V* f: k7 h# {

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。

$ w% }. {6 Y( R3 R  D4 F4 ^

& @3 g* ~- f3 ^7 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。

  
  

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
& V  z4 b4 E3 e9 H! s

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. {
   7 {) W0 l0 h' s- e; i/ r
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   / `' A' N+ |, ~* L' R6 V8 o
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
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);
   " k9 h/ E# w: Y0 O2 G6 i" c3 d3 v
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 g) `$ b4 x3 a# Y1 e8 I) F
11.         {
    # Y" d; l4 L; S2 c: Q9 m
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * X3 H4 |& b4 e2 z
13.             return -1;
    
14.         }
    " x$ D: u4 Q9 ]
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    . ]& l" V2 E# ^2 {3 U1 ^7 X
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    + g% ^5 d& |( ~+ J; f5 C$ a" |9 n
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    : Z% K' x$ F) ?+ ?: U
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & E! t1 [% Q' `
28.             printf("Listen failed!\n");
    % M! R2 Q3 S  E/ n" l
29.             return -1;
    
30.     }
    2 m$ g! u5 s4 U/ t9 Q) C
31.     return 0;
    8 X2 ~3 ?# [) ~
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);
   , {; ]! E0 D& \. o* z% f4 }
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   : ]! E  t( ^- B4 U; J
5. while(1)
   6 r; n, z. [, U, H
6. {
   : l5 y& p8 Q! i9 F5 ^
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & C9 i$ m, N& x3 R1 o" E
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 R  B7 T  J9 b
11. }
    - s7 @  ~& W, W! O% d1 ?
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   , K* ^( ]8 \- t) D/ u
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 g) ?7 \# c8 H- k6 r
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[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   " u! Z: p5 h) T! X7 h$ I6 j
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # h8 K! t( O7 z$ l- ]9 ]9 G
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     P& r5 U. ~' ]! u$ J5 h
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   * H$ E" D3 G3 |$ |/ b. W1 k
10. ...
    8 G: s# K! Y8 @  u. o' d. b
11.     while(1)
    
12.     {
    " g! u: \( E( h! `7 w( k
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    / L$ |- c$ G' K( o
15.     }
    ! d$ C: c2 b; x% }" s4 U
16. ...
    / Y' U# X0 L& a: ^
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;">
   * w  l0 \! W5 o6 B0 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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & x" m' A5 T7 T- M& j
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   : V* b* X$ ~, i( _2 }4 W/ [
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   8 |  C  ?# Y. A3 z$ [
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 B" q0 p! L- r1 |: `/ [
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; ?. J3 Q9 l, K7 ]  l9 Q/ q$ d
7.     printf("preparing header\n");
   5 d# ]2 G8 q( R  e# ]
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 @3 z, L% w+ M
10.             STD_HEADER \
    " T5 R: m, j3 L7 B6 Y7 ?. K/ w
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 D6 o' w  p+ A8 v& {% d, Y
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ o2 @: P5 n5 a9 j  }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; C; s* D/ o! H4 Q4 n
15.     {
    
16.         free(frame);
    8 i0 Y% y4 i* r4 D
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" \
   , k, k* f/ p& H& e
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 q# x) H4 [$ A9 P0 `: H
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   0 j& i+ u8 n2 [, x
5.         printf("sending intemdiate header\n");
     M2 R: T/ s2 N$ w
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( f6 \1 T: h1 _
7.             break;
   : A# I; W! S. L9 {2 X& H4 v; q
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    - R* a/ O9 P2 e+ h% R
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      ?  W& T( R0 _+ R
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。

* M7 I3 j: B; C5 p  ~' o+ q% Y

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. {
   5 M' V/ y1 W  O- g' h3 U5 s5 |
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! r& u% Z1 R% h9 {
4.     if(*socket_found == (~0))
   : _$ s$ v% K4 N$ n+ V& y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 X. I7 c- F' {& p. X3 Y& p9 S" v) a
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 e1 ^0 Q, z3 F3 s
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    4 ^7 ]/ s- q' g8 X3 n0 ?% E# t
13.     return 0;
    6 E# _0 E8 O- y- d  s
14. }

复制代码

. E$ e% |6 F! g: a, t3 Q2 Z
  ^' ^  h+ D0 i% k% ?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：

: |  x; O: W$ [' D4 w. T
5 ~" l' j2 j0 E, }1 e3 o$ h

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; Y7 |) V0 d: D" S& J, \" ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 K8 j) i4 Y( p: F! j
6. {
   . f' _$ F# E; C$ [3 Q/ T
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    . n6 @6 y' m3 H; N" j
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ) q. D& V$ ~' E/ W! m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - w+ v3 a# ]# F
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) W' |: c5 m, y- z
17. if(sendbytes == -1)
    ; h7 N( r: P# B( m* E5 n
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ) c5 p) n+ y) X% ^, G7 d4 R4 I! Y2 l
22. else
    * \$ }& c  f1 S3 K. E8 c
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ `. Y& ?# S: y! N+ R
25. }
    
26. }

复制代码

1 E( S& C* k" x/ p5 P) m" b/ l
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html