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

/ D7 ]( s1 M9 `( {$ p% O! ~4 F

- L0 l+ y7 M/ l* o( ^1 A8 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
  A! W, _' B" f4 h4 |. }. _- Y
. T- K/ f8 v  m3 V9 k7 }( T

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。

4 c" V! V9 M# R

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)
   
2. {
   ( S1 G% L7 a' b$ ^- @5 p
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   $ \: \" ]' }6 t$ \
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " G/ a- i! T4 s& l3 W
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + L6 j* b* o' s" l9 y6 G
9.     int ret;
   5 z$ p' o: G$ Y- X* b; w" ^! o7 B
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 n+ B: b+ C; j" R  d2 I
11.         {
      c+ {. u0 h- w/ X& k9 T
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    % W: \" X& Q. v
14.         }
    8 x( q9 L. y* @( o+ w
15.     int on = 1;
    ) D8 A" ]" b, g8 v6 L
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' d; F: [. {1 N7 K9 S( W- g
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / ?% l7 t5 ^3 F, P6 F: T9 D
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      G2 u* z3 O$ e; e- k5 ^7 T; M( w9 @
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % \7 x) A# f4 m9 @+ l( s$ |
24.             return -1;
    ! G# D7 j/ m# _; M, S2 ]8 T+ n( Z
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    % ^1 A" W  T! y
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ! b+ x9 }( C: E* e
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);
     Q& |; \! z5 `
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     e) P& ^2 Q7 s
3. {
   / p0 ?# u8 G: {) O
4. 。。。
   
5. while(1)
   7 T4 O4 W/ A! R# a4 D1 l
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & v3 S8 d2 \* _
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   3 K, v0 K# r! a8 B" D
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! U8 U6 i! |9 F
11. }
    8 \4 z, w# |; [* A' \/ s  @
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);
   7 R: K+ F4 V$ j- ~0 h, a7 h$ z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : b" i  G$ ^# ~+ i+ Y1 v
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ' j- W5 s: ]) Y- k4 Y' M& K
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     d, P  t9 E* ]+ A
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 ^3 C, I/ N1 K' I: I
2. pthread_cond_t pct;
   6 X  b+ H8 k3 b
3. int main(int argc, char* argv[])
   / L& k3 H, o. q5 J: w3 Z- y5 O
4. {
   9 Q' T6 J' U' y6 D. y
5. ...
   # `+ N' K: Z# h* y1 p6 z+ H2 i
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 e) K# x" y3 l# J, Q0 n6 O& `
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);
   ! ~6 J# m, \- n" Q- U# a
10. ...
    . H+ f+ N$ O- Z  L' }
11.     while(1)
      C" D4 y0 x2 x3 y) F
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    * J1 A! f6 I4 ?$ S, {
15.     }
    . ]8 [- U4 G0 C: o) [/ \9 d% d' 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;">
   * b' W1 Q1 u% G# l! O( T  F5 ?* w6 \
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" \
   ' S  {. V3 @, {6 o8 i: u3 {
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   $ y6 J2 M+ N3 _$ D! `
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * `8 [/ Z8 T& @, m! T
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" \
   " @; @  o& S1 ~( X1 S6 c. \
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    * j' ]1 C/ E- r# F# {+ E! M
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" \
   0 b% e( [) M% t6 x9 T' p3 B
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ U' ]( U2 n0 w7 F
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   , @5 N: h4 d2 T8 Q: W9 i
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     ?2 J6 h; g2 |+ u5 A, K
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % J) g  O$ U* C: Z8 h, v4 I
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    # @! g1 D; I: n6 R, B6 o/ A  T
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # _/ a$ E, D: O4 R
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。

0 F/ D5 B3 r2 n! w! f! p) |

9 ~! r! ?. U! L7 q/ U二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" b; n7 {+ y0 P. z% @; w1 k7 T5 V! G

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);
   ' m" f+ i2 x7 j' B# R+ |
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / h" Y' Z. Y( q& n5 m
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % k" W; H. Z) R$ }$ X( |+ h4 Z2 ]. ^
13.     return 0;
    # m( Y* N2 X% A' ?& N, j
14. }

复制代码

' v0 V9 |: D+ y, L% m) `* `
2 _" P, o( {+ g- u6 y  N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 c- z; ^% B8 p

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 T% y$ p( g+ ^$ \' H/ \2 Z% N( x& ~
6. {
   6 _: M2 }5 A7 U* }7 e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % V4 |; |. j( f/ ~8 x1 q
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    0 s6 ?3 C3 [0 P
11. {
    
12. picture.length = fend;
    7 o* t5 I$ E8 L9 n. o2 c1 k% A: \# k
13. picture.fin = 1;
    9 j  W9 b! m& p7 O* `2 `  \
14. }
    7 _7 J7 N% }$ P4 H
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & }" x6 w. C- R  n
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    % X0 ]6 r4 `" R; c9 s
17. if(sendbytes == -1)
    ; l: _: Z' b; C& Y6 h8 j. r# Z
18. {
    9 C# n6 E* M; R0 H
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ t& g- w2 D: x5 Z
20. return -1;
    
21. }
    4 x9 \; y: M- }
22. else
    
23. {
    6 G& z4 J' {% q. J) N* x# J7 R( [  a
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

) D- E# s1 d0 D9 r0 V9 M# T

* M+ q1 q1 K3 h1 R
% m6 [, U* A7 ]+ W3 a; T/ a$ u- _$ p' viMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html