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

" e/ ~5 |. a% \% g+ W$ [# f' s

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
/ d* Z8 n; X/ H4 a7 ]% G

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);
   ' M2 {9 |( Q: d+ a2 U+ O7 r
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + ?4 Z# I9 C4 I" b
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : z( e: k& ?* |8 D
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    : y) a! Y7 K8 O% u
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 j. r' J( L4 ]' g' B  i# F
13.             return -1;
    
14.         }
    ; P' r+ ]. X# U9 ?7 s  G' r' l% _
15.     int on = 1;
    * x" Y0 T: F, g2 z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      |  O5 k! D4 @* L! u* {8 r
17.     {
    2 E8 J( {  e9 Y6 L
18.         printf("setsockopt error\n");
    : N3 }, ?" s1 W0 v5 D
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : d) y; g$ c. i8 o( U
21.     if(ret == -1)
    - T- {  G/ ?0 L5 {- F0 E
22.     {
    % P  E: G& V0 t2 `$ Z5 N
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : ?1 X: q, h& u- N6 G
24.             return -1;
    9 l5 |6 I6 v" h1 D
25.     }
    " z+ {2 l! I4 A" ~( Y" a* M/ ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 P8 L& q% l# D$ n/ N
27.     {
    0 t3 n- J% B$ S0 v
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    $ j, h& W; v% v4 v* D( |' d) _! }
30.     }
    ! K8 w9 |  i" r5 l, 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)
   3 _5 c: S1 M4 x6 F9 x! z
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   : v# q6 {# P6 K) v# c- _
6. {
   ) B0 X1 x, I/ M/ c9 s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : J8 ~0 n- d5 E7 I  e
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 B; z0 n# @4 H  h8 a* c% R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # l9 D& F: m% P: f9 s! _
11. }
    
12. 。。。
    2 J# Y! c" B$ f# Q7 ^# G
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;
   7 q6 l8 G0 A$ |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , b; p# r- |2 ?* O* s! R
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   " r6 ~8 W7 L$ K
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;
   # J, b. k. m5 C4 t% v/ ?
2. pthread_cond_t pct;
   5 i! F0 B. [' \+ A6 W
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 G4 P& c4 Q% {: o. F; x* r" i
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! \/ [% H7 P# O- w; `
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ; M, @& ]; d+ {3 x9 D$ h
10. ...
    
11.     while(1)
    8 u4 d! S; T7 o9 H
12.     {
    # t& t* }0 V* X- j" z  d- ^" W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( R0 p0 Y/ f$ d' e* s
14. ...
    + a8 ?4 r8 j" J9 [0 p
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;">
   7 L% D! J) r' a% h# c  p
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" \
   1 ]/ g9 s  i% w# M
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! u, \: g4 o( c' v. ?: k
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"
   
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 L, T" N1 d1 C" k
12.             "\r\n" \
    & Z+ B; _! `+ N; V
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    : e) Q  `& G% }% U* D& H  V
16.         free(frame);
    $ q: J0 |+ V' N0 T
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" \
   # s5 Z" S# {7 K7 b
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ! f- c( b6 B0 v; w* ~+ M2 R
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;
   
8.         printf("sending frame\n");
   8 l1 q6 I2 M8 u& y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 j' \0 d) b3 w  B: ?
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 D0 A- H" N4 t  v" m! P
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。

4 I7 \$ P! V0 J, U% r' w

) @1 [* n4 I3 `2 W$ \* W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)
   9 z  R; Q; B. ~9 J, T+ Y* t6 r
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   $ e3 o3 o: b6 ^+ X  A) r5 |1 q8 Q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 J& @$ [) f; m6 l$ s0 C4 Y
7.         return -1;
   1 D5 I& J6 X. W6 H7 v. y
8.     }
   9 w$ X3 _- [3 a4 n$ \/ i
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   2 P) S- ~1 s" H/ \2 Y" @
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % d* i4 N3 r. G5 }- x' `
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 S7 c! c  j1 U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( ^" T3 u! e. N6 Z9 o9 E0 F$ L4 t
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：
# |/ a/ |& p8 I7 O0 T/ h

6 ~/ X. L3 M* ~7 _# A7 c0 |

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " R+ E& I5 h. _' a- t
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " ?5 H- q) ?/ q0 y4 ~0 c% N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : p7 p& F6 r; g' q
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 x) _1 |7 e' ^! i- f+ Q' P4 b9 h
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   2 q* X& d( }/ ~- }3 f
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    - H8 v, F& p! m5 A0 v4 [
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 `4 g& y+ I; W# T2 T' E0 t* u
17. if(sendbytes == -1)
    , B6 t9 C4 g7 r' x2 E4 ]
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! B2 `" |+ A3 D% T
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    . \& Z% v' R: g9 {9 o+ L" F* b; r
23. {
    $ h% J4 Q# x. I( e( S  i' S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * v* o) J- r. U& Q4 R7 |
25. }
    
26. }

复制代码

9 v3 t! P/ V' D0 R. R; ~/ p7 ~
0 a* Q  }+ ~( p" I& X, V

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