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

2 u; @5 `/ c' V0 b/ {2 N) z2 Q6 ?

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

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。

( ^! r, Z+ _9 W% _: e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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
     p4 s4 z) m& `) Q- _
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * T6 p- m  ^4 B9 h4 m* i
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , @) g* |* I  O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ y/ c: f( W( y3 w& n; v0 a
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 M! m/ h6 v; ?+ k, Y5 m  [3 a
13.             return -1;
    5 N" o% C% t3 V! J: }/ G- n
14.         }
    3 t; h  {7 T8 E9 q5 \, `' z
15.     int on = 1;
    
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);
    
21.     if(ret == -1)
    6 Y2 b, z3 K/ q. ^3 E8 _
22.     {
    + h! d" b0 t6 J7 S
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & ?6 Y4 R0 k9 G/ g
27.     {
    ' l) z; e( z1 R- E+ N  c) I, }
28.             printf("Listen failed!\n");
    * V% l# q- X# S4 d
29.             return -1;
    * h4 J8 Y1 W: J: p
30.     }
    0 X3 k# W7 f/ L  Z
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. {
   $ `% M9 s: E' {4 S  t( E; V+ G) f2 B
4. 。。。
   ) n6 j( `6 T% L- G/ B! s0 l8 B
5. while(1)
   ) J& D" t5 V& w
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / A4 U2 v0 o& l: b
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) x' v  V5 E# Y& H, K) c
11. }
    
12. 。。。
    7 b4 Y3 J7 D8 U5 _/ N
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);
   . z% m# K6 D( K* R7 S
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . k4 l9 h2 M' u" \! j% o
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : d0 s+ m- c: T& N; ^- k3 J: N, T
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 }! l, @. g$ g1 u4 D) c
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;
   ( P. E) ?9 n$ }. R4 w8 h! R6 Q
3. int main(int argc, char* argv[])
   . J! d$ I5 S, O& ?1 y! r
4. {
   ( g* Z3 C* j8 v+ q, m6 z  l+ H$ Z
5. ...
   ' Y' k/ b7 d# F: N+ n6 y8 Z+ c9 ]
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
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);
   % |; D+ W4 R2 t' D) _
10. ...
    / ]3 @; J4 v* G, r1 l* e9 @
11.     while(1)
    % Z2 A1 p2 y7 t1 t
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! l( z% }0 r" O
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   * d4 K& Y9 j) O7 D& b5 n
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" \
   ; z( o: o/ V' x
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" \
   * }) ~" I, r; s, a: `( J
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   . h# I) r! J4 v0 p: q: Z0 |8 J
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 \' p/ w7 a1 m, y/ d
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) ^( ^6 z. G/ W, H$ }9 H; F% K
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 D5 H1 [8 h0 w. n& R
10.             STD_HEADER \
    * E3 c& Q* }  O$ D$ t/ S: U
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ]  c' `% U7 t" X
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" \
   : T$ c! W' p. A  F. U
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   - R8 Z" M# C9 i
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 L% |9 a& u$ s: A
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   0 c* H, n$ N+ M" y
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   / w9 k! S3 u: e  S+ ]: F5 ^
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    9 I7 A4 G: C' @( {: u
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & ]$ e% _9 e; t# @( e
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / S" ~+ y" H' y' n3 W: z, b
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。

. H; ^: `+ e* K0 c

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
3 A3 x  N; A* M1 o

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , n  F1 U4 }9 d4 ~
2. {
   + v4 j$ e0 H3 c  J7 j
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 l. n1 Y' z7 `! y+ l
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   / i' {1 `/ |! j/ P6 O
8.     }
   ; ?- J: r1 ~- q9 C( W
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 @& C3 O* ~1 ^! F2 ]# D* d/ c- x
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 L1 t5 s3 g2 S3 S( g2 N/ {
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 k" o! V# e5 }' K
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

1 R& t" z8 C- }  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：
. G# e9 K5 h! b. T; m
& R2 i6 E: ]2 {* q" |
9 s/ d5 @; g4 s! }

1. while(fend > 0)
   & m, d3 S7 }: s7 D6 e. M
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 n: h" H  L, J0 ]7 Q9 n
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; C3 S2 A/ F& b$ Z
6. {
   # C" D5 C5 o! s) D3 h" e% S
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    - m7 d4 N- u) m2 H' o, K
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ; y8 [0 Q. O  `+ b5 A+ C5 T; \
13. picture.fin = 1;
    7 r/ }5 x# u0 l
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' l$ V! M$ n$ w0 P" ?
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    1 P! e1 K& X2 a& k, ?- I
18. {
    * p) ~, K7 g/ [8 d( i4 |7 M% K
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    # D5 P! E; `& G. V
21. }
    ! N( i7 L! u+ W1 P
22. else
    
23. {
    ( G+ y: S& @: Q( ]6 e. B
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , d+ a; N7 J4 y/ x7 }
25. }
    
26. }

复制代码

/ G. o% S1 I  p% r
+ F8 j0 \( [5 ]1 L: O

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