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

" H  g7 o8 a# d' Y) M  M. t

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。

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)
   ' V$ n5 ?0 i. ~% _
2. {
   ! J, N, G" }* Z0 g  x& [3 `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! y/ b  ]' U8 r: L  r
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - ]$ ~4 q8 h; }
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   & @% Y, f, Z, n# K$ h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 s' z$ S! L% y8 t( l
9.     int ret;
   " P$ M" t3 x: }: Y: o6 P; K" r
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    6 `; A( v+ B1 N" z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 s+ {& |% O' ~- v  D5 `' _
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    0 x! d; }6 H; R. g
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , [# q  D1 x; I+ X$ n
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 D- P8 k' X* D+ t7 e
24.             return -1;
    - r% P- E4 s: A4 e3 ]
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   3 N3 ~9 L2 U0 a' Q
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   - j+ N% B3 O, H
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   4 Q$ o# k% W5 @; U0 J
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ! r5 u/ q: }: Y" T9 p$ Q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 E! T. v$ D5 g
11. }
    
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;
   8 L4 j+ j; F- ]$ {# k" i3 A5 t! n( ^$ H0 \
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : J: Y' z) F$ [' N1 S" b+ r
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 ^1 o1 _- j+ T; m
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   6 I: |# I9 O+ c0 n* {, Y6 p
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);
   5 F! i- _9 @0 `: A$ W1 _$ i0 e
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   # U- ^9 k1 Q! R( j% V: r  y# W# r2 I* c
10. ...
      a* H( B  y: u+ ^! K
11.     while(1)
    ) ^; Q; ^( g. i6 {8 `9 b# u
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ) z6 ~$ O+ t8 |7 U4 V
16. ...
    ( t. j4 l+ V7 L
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! `7 J, f0 ~) P% T# {* S$ v
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"
   / U; B+ ]# U: X
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   5 o  S9 O" E2 L9 W+ k; [
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 |$ [* @2 O; H; K
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   / P( D6 b* t5 x8 Y& i
10.             STD_HEADER \
    + f& }* ?4 V9 j  L0 ]* ^) }
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) Z( _# s( ~7 _9 E8 r
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    , S0 S) g/ J9 j- ~3 w' e! b
16.         free(frame);
      \4 Z7 ]- r) w: S9 W( r7 Y+ l
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" \
   $ b7 S7 L6 ?/ s
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ M7 p' p1 Q* Q+ ]5 t
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; B+ l9 B3 ]8 w, w- \+ Y/ O
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)
   5 L2 R9 n8 F' K) f
7.             break;
   0 o+ ~5 F- B  @
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    1 C( B5 |9 d" w% G
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) D% [1 v3 Q1 S* }/ ?2 \5 Y9 ]  A8 k
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。

8 c( ]6 u" x: L2 G1 O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. {
   + [4 X, k+ e% j& U: }
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   2 Q( h+ Q- Q6 b7 ^5 N
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
     F+ r6 ^6 m, E" c2 ~* C
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' d( `/ Q' u0 o$ J' e/ T5 L& r
7.         return -1;
   & {) d" T5 w9 i# M& d
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   6 ^9 [1 C; |# n5 ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! L0 U8 @1 E: D) J
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    4 J' u/ U1 C; m
14. }

复制代码

. e7 C2 S; N2 |" g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：
4 f3 z0 D/ p4 f* v
& N, D1 R& q( m) ~" }# s

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! i* @- L& ~  |; M
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   % i! N; O: _! _4 |
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   3 y. A4 M8 Z: d3 j
10. else
    4 [+ G' `6 b: ^. v/ @' J
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    $ P9 ^, m  f7 {& P# I1 ]( l
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + {7 P; I6 R. H' r+ G5 |
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . J# x% t# r4 z/ M4 H! Y
17. if(sendbytes == -1)
    ' T5 l8 U9 J/ J5 s! n  C
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . t. _/ u- x# E
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    - p! T- P2 ~9 K  l! T+ Q
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    * l. n; V# T# o9 O3 i) r/ k" s7 O+ N7 f
26. }

复制代码

( E" x$ {& R; M& x; ]0 y
) K4 H6 g9 y% f5 z

9 t+ j7 ]. p8 X9 FiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html