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

1 R& ]& _' Z  ^! {+ ^$ G

& w2 h4 @# U* y. s( ?1 i4 k  ]; p

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
6 U3 _& k: P5 T5 v( e9 E  s
: y$ w1 A, b0 `% z8 Y4 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。

% X9 M5 b4 ~  d. M

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)
   / a7 c# Y3 ^) i6 g5 a
2. {
   " V. D# c8 z4 q6 e  V# X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 O' N3 g7 g& q$ y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 L  i6 W1 `+ M3 q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " f' y# u: t: G
11.         {
    ! \- v0 h+ D* N: I7 D6 n# _8 A
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 f4 P) P, I9 V
13.             return -1;
    
14.         }
    - U( }# j' K0 d0 H# @9 b+ g
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 p6 {  }* J3 T  o
17.     {
    " O, h, ?5 I1 _, ^, W( c0 z
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 T  z& e9 N7 N7 M: M3 L5 Y# \
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / M* y0 X: o7 c( ]
21.     if(ret == -1)
    % ]  Z" E( _) q5 x' H7 w* L
22.     {
    : h' d; I$ A0 I# F$ }1 T
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , J; a* |( e. V) |
24.             return -1;
    7 u( E& C# u' G' E0 Q: k1 L
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ; f. N# r( b5 D/ d& s, B. X4 ~
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    # k' ?* u5 \# N% q
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)
   , }; x& \+ J6 c; x2 f6 F+ u
3. {
   9 l4 f6 f1 W4 q% D2 d
4. 。。。
   - c( e2 B; D# ]8 J9 _9 I' Z- D
5. while(1)
   5 q0 ~8 a1 i1 c  w
6. {
   1 ]+ q# @1 U( V' v. i; e; R
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ S+ [1 T9 u  z8 u. C
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . b6 z& c' w$ y8 _$ d
12. 。。。
    $ q0 z( Q' i5 K: _  V" [
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);
   " P' o! v+ ]. n4 _; q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   6 E  ?4 a$ D. N2 e) j
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   % B1 S( h5 [% H, K. P1 ~/ S
5. ...
   / q8 J( a7 ^+ M" c: q4 w5 o' [
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   " W7 P: l4 m6 g
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   $ |7 i8 n, l) t8 O- k6 K2 G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 ]. u3 R7 l9 {* Q5 m
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    . Q4 F$ V# p' y4 L& |4 C
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % |# U4 Z0 J8 z. |" \
14. ...
    ! W  X4 i% n; z; @) X  i# a
15.     }
    * Q, p$ \- l; e; a& e# T
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;">
   
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" \
   9 |1 O: e' V1 p1 C* y
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   * a" ?2 U  m4 h4 g
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" \
   8 ^0 B' ~* [5 Y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 X3 p6 H* K+ \" _% y1 V* M9 K
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 R9 _/ l- H  {9 _  G  s
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 \
    , q' v2 P$ @, W1 V
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 h8 H- A. p! q6 ], m% y
12.             "\r\n" \
    % J6 L& S2 {3 m
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 N6 x3 r. H* T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # X- B( {, \  X
15.     {
    / v- ~( |. b2 G2 I( M& ^
16.         free(frame);
    4 ]9 Q: j0 M9 d. S6 u) |. h
17.         return;
    / t; {0 U1 T: X7 P) }! b. g
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" \
   + g* M$ x: ^5 W
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;
   1 S, I: I+ ]8 n. e' c$ s9 [8 ~. A
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    $ V0 l: ~7 q& k5 K5 `/ Z
11.         printf("sending boundary\n");
    # X: X# g5 X! @
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 g1 Y* C: U( ?* ?4 n. f4 w; M
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 V3 P2 b! N8 e: k. z3 u: E( J, 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。

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , e' r6 D. Y9 S( ]1 o7 N$ |
7.         return -1;
   
8.     }
   $ @+ Y- P5 F* W3 M7 K
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; j( F/ m: G8 z% b8 y" \! R9 B
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    * p! {; C7 l8 I! p& f2 Y
14. }

复制代码

( o2 ^# f; s( H8 @
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：

7 s' o- j' n1 g7 u* n; Z

1. while(fend > 0)
   ( Q8 q/ V7 C* Q. Y. q: K
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ' \2 l$ X+ V* Y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   0 L$ n0 e& ~  w1 p' k! A- |
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   7 F( I& f3 N# t0 r: L
9. }
   
10. else
    1 e9 x, U5 P: C8 W: c
11. {
    . a! z$ r) D0 [  N" _
12. picture.length = fend;
      C, m7 b& o, y+ U# A: G  G" A
13. picture.fin = 1;
    4 G/ Q7 A/ Y- O; }6 f# q
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) L; h$ n0 p( j. E3 n; ^
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      B( `. R% Q$ g4 U2 X6 H3 y$ I
20. return -1;
    
21. }
      Z2 p2 |. {& g. q
22. else
    ) K7 t. N2 ^5 ?
23. {
    , H& q: N4 {' W" ~% X
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . t  v& G' Z8 Y$ U6 Y
25. }
    , k+ q+ |& s* o) Z
26. }

复制代码

5 r- s2 u/ q. P. z
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html