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

8 I+ a1 ^9 c- P- A! I
% i8 X: {. B. A- ~% u6 J

$ ^: N& R) C9 M" Z5 s7 _3 O/ a  G

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
- x* X/ ^4 g' v1 `* E# O  m( i

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。

" k" t# d8 M$ N0 \6 |

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。

  
  ' }- m# m* Z' P& s/ C

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 f" [' }6 q, K  r' i, ~
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ( U* N4 Z% I" U8 H; }" F
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    " z' ]6 w' b1 b6 X5 g, N& Z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , P& a5 d& x; ~$ v5 T2 K# T! b
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & \, t3 X7 z2 I
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 B* p! k  a! h. z' j( p
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    " n6 o  D* y8 w; x+ z5 b/ \! L6 f
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . ^2 u2 I7 @6 G1 R6 V( \
24.             return -1;
    : \& D' Q+ x  Z  n: w( b
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    0 V  C) V. D/ Y
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! T2 X' g; A* h. k5 d$ T
29.             return -1;
    ( r# ?- k& V1 Y
30.     }
    
31.     return 0;
    7 }- f4 @" G4 q$ B
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)
   ; d+ V1 W6 o# F) F
3. {
   + O2 q3 b1 E# O8 J9 T  L
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");
   % X* k$ O9 g9 n4 _5 d; d
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    % C+ ^' |* n9 O& b
12. 。。。
    " f+ P' g4 f( v+ ~, r7 C: l
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);
   - ?  A$ q$ D* D
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 O  Q* f9 G+ ~4 }8 j
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / w# Y0 o( D7 N# O( _
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # x4 u$ M5 D0 q# T/ @! S% L
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - Z" Y* B* N) P, c& r  ^, p
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. {
   4 p0 J* [0 c4 j, k, ?
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . K2 w+ {% R. I. H
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   1 _/ m8 o* k- b
10. ...
    % B2 P6 Z5 X0 B0 S' |8 F4 S
11.     while(1)
    
12.     {
    5 U- ^. N/ a, Y8 J/ p. J5 q
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    & z+ i* V$ y. H5 V; [% U
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;">
   
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" \
   
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" \
   / h! G8 B8 |/ F* b, ?$ N5 X( k4 H9 I) w
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   8 R& S9 @$ K4 c9 [+ L( `8 z) V
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / _: z5 o/ p4 k: Y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ) O% D  ?5 n  X' m+ T
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 i* r" O- [: }' f& V
12.             "\r\n" \
    4 K" v6 F+ S: d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # P8 J9 I" A/ y# j
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      S' c2 L$ |' h2 B  K& |
15.     {
    
16.         free(frame);
    6 [! d' E, a4 k. k* f- B6 }( U) D8 w
17.         return;
    " l& Z/ G% L% y0 H- B
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 y8 }+ ~) E4 ~. X) I
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % V$ Y1 P9 b1 L% C* G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( x7 u) T, ]3 _' \- T
7.             break;
   - R1 f$ r/ s! |+ `. K. Y
8.         printf("sending frame\n");
   ' I1 `( u2 y$ b' ?0 M
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 H1 v; v' d. }6 P1 l0 R/ {
10.             break;
    : \" R' g) J5 w2 ^8 z
11.         printf("sending boundary\n");
    3 b+ q0 H+ |: e$ R! }8 W
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 r* @8 g' [. j$ ^5 E/ K) _1 H7 |
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。

* T1 R" b& K$ j; [0 h

; `9 v' C$ |: v( K9 \: 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)
   8 ^6 h3 g! D7 @4 L2 e
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 N3 N; C. i: F* u: b
5.     {
     C- V- h8 Y9 m, A) Y, c2 w. x1 W
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   3 o1 c# F0 Y2 K/ K# G
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + M. z1 ]5 J% P+ y0 V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 N( A" G) j: @1 A- b3 n
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! c# u0 n/ ^) h; g
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

) [& D7 e1 L0 D0 {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：
3 U2 i% ~1 q+ k! U/ [9 ~4 z8 V* _

" V- P, G( N8 q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # S6 D! X* f; Y! O% U
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   0 t, g$ y" f) V! k
10. else
    
11. {
    . m( j: j7 K! x& ^6 [7 C
12. picture.length = fend;
    4 l6 S$ n( |4 r/ M6 R1 B
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - P4 M0 \# H0 D* ^: C, n
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 R: V* A+ C$ O$ A6 h. `
17. if(sendbytes == -1)
    + N8 l% h1 R8 B1 w* b1 b/ y5 R
18. {
    / z3 M6 @! l- r7 @! u5 S/ V; L- H
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ) y+ g* @4 t9 i, P8 }
22. else
    ; R5 @$ K3 l5 _/ L! N* B
23. {
    * C: C8 M( `! V
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    3 R( I9 ^  k! f" U8 ^& w
26. }

复制代码

- |, P( S) m9 W- {9 ]( s& t

5 o6 i' P( _9 N) |. F( }6 Q# aiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html