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

9 m# e, ]& K  p+ d, [

( K7 K) _* U0 [. V/ d3 Z

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
4 s4 p1 @$ ~: n) D; o9 U7 t
9 D7 K# j' h' R7 x( v) K/ 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。

+ u3 @+ K  G, v. W2 ~, \

# _1 Y9 \. {$ P$ g/ ~

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。

; I) Y& p- R! S2 [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)
   ( o& V( {7 e0 M
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   : x0 q4 b" r0 q0 J2 b( }
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : n3 b4 B0 V+ a/ g: r2 G6 b8 ^
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ( M3 l" z( \4 e) i1 s1 }' A$ f7 `) e
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . W* z, \) M% W4 K
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 t3 Q" X, w% x( c' t. f* V
13.             return -1;
    
14.         }
      W4 [& |- T& s4 i& {7 p6 U
15.     int on = 1;
      U2 Q. S3 _+ m' B; [/ S
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ( J# S& x- `; B3 ~+ e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 Q' D3 H* x* `
21.     if(ret == -1)
    0 j$ A( i% ?: o" ?
22.     {
    5 c$ @! e/ J4 I
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . g0 h' @+ p3 u) t: L, l' o
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    " Y" k& S. A8 e$ ]
30.     }
    
31.     return 0;
    9 L1 x) o$ }. k3 @; E; J
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. {
     p' ?! f: i6 M8 b# U( h7 x+ y5 I. I
4. 。。。
   % P7 `6 ~0 k9 K: z
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   1 A* X+ b# G* g" j+ Y$ F
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ; W$ t" D+ {9 F2 k
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' Z7 V/ h4 F! U! q, d
11. }
    4 }7 t* x* {7 l# o+ g: n0 X
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 X& O: j+ F  b& j9 A+ T
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % Z, _' d5 k. d2 O+ R7 q0 s
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;
   + c" q5 t5 f1 H; X, i4 G6 ^' h
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
     W! {7 @# h0 V. H/ L- I+ i! s9 J
5. ...
   + w% _0 }  X  s' z# r+ S% P* t
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);
   2 \" @5 s$ q3 a, y3 H, x9 {  ?
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   , G& q) t$ u. ]2 e
10. ...
    # @8 C6 l, F# X, G
11.     while(1)
    " B5 F( n! Q9 k! p( `
12.     {
    ; a" i% I; m/ X6 P" \, Z4 `* \( A
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * Q  Q0 j4 s* t0 _0 }1 d6 e( Q
14. ...
    
15.     }
    / B1 A/ N1 I4 w9 I( L8 m: X
16. ...
    & Y8 h( r& t- Q
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" \
   , _, K8 b; W; ^% \' W; ]
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   $ ~$ f, G, K, S$ Q2 O  T
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   3 @  x& Z+ z( m' o) O* i6 s, Y! R
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! \) h+ O5 w+ B( ?: L
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ! ?5 s8 g1 K0 s2 x& i, E! b
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & U- f' w: Q7 h7 \+ S3 U- z
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    . [  L3 C9 D# g$ D
17.         return;
    7 }7 X5 O& T2 H, W: w; D
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   / }  J. d# H4 b- z: v$ s' ?
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   4 ~! s& D7 S( _4 O) {: Y( @
8.         printf("sending frame\n");
   # g* l+ a! J5 i( I% I' h
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 H( h8 G4 L4 s9 K, w+ U2 ]9 ~1 ?3 z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    3 \3 g- D' D6 m4 J0 q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! g# l3 u" H9 J; J0 B) V8 ?
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。

+ B3 `. q, f( F+ G

' c: ^! Y$ [9 j7 Q' K4 C. W# C二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ @) e/ }! e& s+ R! H% j- A

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   + d3 h; S( [3 j$ S9 A! ?; B
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - G4 @8 E' k  M3 C5 ~* i( K
4.     if(*socket_found == (~0))
   * c5 \# |0 V$ f- L$ \
5.     {
   % N+ t. [$ y- I" f- F; S9 W
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 B* Q- U6 T  Q
7.         return -1;
   ) u9 q- C0 h7 N1 [6 e
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; j7 j$ ~  r" W  ?, U
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( B) w. D- s" ?  P# ^" I
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    % h& T6 ?3 C2 F, @
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：


; C* E& D2 \6 }

1. while(fend > 0)
   7 a! s' s/ l- d$ E- S3 ~
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , m. [5 t, v) ^2 \# B. z5 j
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. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    7 j* b" _/ E. q& t/ y0 |' B) T
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / Y1 m+ F% B% Z( I1 c
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 ?1 R, L8 i8 j7 w" N/ o' [
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    3 ~' Z  E: P  \6 m6 P5 n
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' p' T7 \  j1 J  q6 B/ r
25. }
    ! r4 z2 {) }7 L, M: [; g  [& a
26. }

复制代码

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