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

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

+ \9 O4 O# [3 I: Q( W& v( e8 J

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。

  
  $ o' K5 b9 z: I) J% 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

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;
   3 p% n7 }4 o4 {2 n5 w( ~
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   $ Y4 Q. G5 \( b8 H% m* C* |
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , A7 o3 a/ S8 Z2 Z. t" G/ I( w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & C! R( B7 j4 ^  Z$ T' M
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 T' a- v# k3 _6 n. ?% u5 y2 d  n
9.     int ret;
   : ?, D7 R" R7 R; n% s7 Z7 i. k* R. m' i
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    4 a$ y" h' _$ v. G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ V" d( p& K) n4 c! m$ `; P
13.             return -1;
    , G* j4 O! Z# U1 w1 [+ f3 {& \1 ]
14.         }
    & r# A( V; ?. ~5 S9 t
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) d) c  a) U; `7 d0 y3 ^
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ( t. }1 |0 J! E
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ) n: A9 U: G+ Q- }" T
22.     {
    8 i, B% L' @5 A4 i& f% T. B( h  L
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 {0 ?4 }$ J  R# ?( l* }( Y' Y2 E
24.             return -1;
    
25.     }
    & y, s/ P' k; I, D( ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 B% ~# b9 J2 S% J# b4 D
27.     {
    : v% v( F: J9 W
28.             printf("Listen failed!\n");
    , N4 f( V, }* W5 G' J5 ?" B
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);
   " U1 n. G$ n3 k& _
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - L) ]6 R' b, R. e* E+ w' @$ Q. L
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 x! j2 _& X% h
9.     。。。
   : \% D* T$ ?2 a9 j5 ?
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & L; C4 h% B5 t6 U
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);
   * Q# i6 a  e6 y: ~8 f% Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! [- q* r' g! M! U
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 N2 h7 d. W1 J+ r2 F! }! K
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   ) D; h1 k* @" @2 \5 M1 c+ O  z
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   " [) i" e2 n8 T! ?/ @/ w- g7 ^
4. {
   & ]) o# P3 }9 h' H5 Z; F% }
5. ...
   
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);
   & m5 C+ \: O, [5 R
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 s( N3 z, K! ?. S* ?
14. ...
    - n* g  F0 V* M3 I0 s3 \7 K0 {
15.     }
    
16. ...
    8 m: T2 x, ]$ q1 y
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" \
   & m: F3 S* i2 g$ T- 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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % P3 i0 J& R, d  D( t2 K
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 \
    . k# i5 o- L) Q9 U  `5 l: v
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : ?8 x$ g: X3 H, y+ U" F) ?
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & A2 O( h' {" r" [, V6 L
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    . q# f/ p6 ]1 |7 `$ B+ w
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" \
   3 |# f3 k2 @) a% Y$ e1 d7 `
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)
   9 Z2 j- b+ j/ u6 G
7.             break;
   1 z6 X1 \5 R5 V: m* r1 c
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 }1 F9 e5 l, R
10.             break;
    1 p, W$ U& K5 \3 _) I- u
11.         printf("sending boundary\n");
    7 T# R+ N0 j% a/ y, M6 g
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & W* P8 m  ]  m
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。

9 l$ ?* @; a& r4 K" T

% G, S5 v9 y) }8 N) g3 C! u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)
   % v+ C# F! k8 Z5 ?+ S' H- O6 I
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   . J9 g: C# V  e( `! [
4.     if(*socket_found == (~0))
   . @; S1 I* B' a4 O3 k0 u
5.     {
   $ \3 m5 f1 u7 w$ A" a- m1 Z7 y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 n; H3 o' T' G
7.         return -1;
   : J5 ?6 V$ ]/ L3 Z
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ @; ~( M6 v# b& L( ?2 i6 J
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; j7 R9 e! o  v1 Z3 i9 A
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . M0 K) c+ h( d, o: v7 X
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . ], C9 t. i7 a8 w7 Y
13.     return 0;
    / Z; e1 z9 x+ [& {8 ]: g
14. }

复制代码

% y) E; Y, S; [
# L  H- o& D& h& k% U* [4 ~/ j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：
6 w1 o/ a: o2 B% {4 X: A

1. while(fend > 0)
   % d) H* r2 Z' O0 {/ K' e
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   0 e! G- |; N' m& R" A' K% ^5 \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' R3 f9 y7 s: {
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    4 E+ B# q9 i6 Z) |
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    5 m/ M: H7 W1 G, v/ `$ N
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 X2 S- L4 u& G( O
17. if(sendbytes == -1)
    ) K8 i6 ^+ [* u$ x) ?0 u7 K* `( e; Y
18. {
    9 q9 \, z; {! A0 b$ e3 y
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 L/ b1 G; p" P1 H9 C  D2 F! c
20. return -1;
    8 U  H- y6 `& {9 t
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 m( k0 b: Y! f$ A1 w. x' O
25. }
    
26. }

复制代码

- U8 S7 I- d0 O9 n1 S, F- V; G5 f

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