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

, c3 Y" w/ e% _3 X& b  F+ w

: W- y: w: @; _: n& F* x9 r

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
( i+ A# L* _% \1 x8 [/ `/ E

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。

$ a) a7 H4 x( w( J

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。

' j+ S% O1 P6 L! s+ h. v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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , D" `% m) L4 c4 J; g! |
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);
   2 l+ e* L2 G  k* R
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & r+ @2 ?9 x' s0 c8 C3 ]" G1 t
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . M" Y; C& W# B
13.             return -1;
    ) i" G0 {  a" j
14.         }
    . S+ Q( G" J1 V  j- L
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    # S  z! R: D. g
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 \$ O+ _& o! _8 F# c
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    9 c& }. }1 F/ U+ b/ {4 h
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 h4 K' k7 \: j+ m( q; {
29.             return -1;
    4 ]) ~; E0 P1 ^6 J1 _
30.     }
    
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);
   - n* D6 L2 t4 d
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   9 D, n) @: t' T0 b% L
3. {
   0 j# ~2 I% S, V
4. 。。。
   
5. while(1)
   . i# A* P* j, K4 a1 A, O
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   , P* f* J' d) C5 K
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   . P0 M/ q+ M4 ^* h" N0 @
9.     。。。
   5 Z& s% c6 I; A+ v, P
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   ' H% X0 j! J5 b7 Q) s- x) j
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ) _8 @4 D6 J/ I/ c  K: N4 N# n% I
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ ?5 R4 t* P5 ]8 f
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;
   4 G. I' {( e: F+ A, W' P! {. T+ y
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 o1 g. h6 o; p
4. {
   4 c7 k4 U( E0 `% w/ g
5. ...
   ; m& ~$ C( h$ x
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' |, r. H& s4 E. r
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 O7 l" ?: G; i* S7 o/ o, p
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     Z9 n$ N: e, y: B
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   4 d2 |1 {3 B! x8 {9 h
10. ...
    3 T( ~4 [" I5 X5 j# V9 v
11.     while(1)
    ) {3 k) M' w6 q- r, r0 H: S
12.     {
    6 _3 _6 U  t1 h, B3 G( F
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    # N3 H. V1 A! x
15.     }
    
16. ...
    " l" b4 |$ _, l) J1 Q+ w
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;">
   ; W6 ~6 x! J+ o4 P4 a
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" \
   # c' ~/ M' e4 g' s8 U3 J
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ' t7 @0 a& X3 B2 `' L8 @
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   $ k& f0 R, m! m# s6 i/ w& @
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   - l# D. g2 b) [5 V
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 b) q' R6 ~/ k% `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   6 u# ?. Q; Z1 t# {
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" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    / |4 n/ C8 i# E: I
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" \
   # c% E: Z: _0 Q* c
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 i/ |8 R& D$ l, g4 q$ [/ J
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");
   ( ^  N) p' U/ s" |
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + J* Q3 l9 R$ e0 X
7.             break;
   + a8 S: Y1 j: N" R: @- K! T
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    & @* B! u5 e4 l3 ~
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - [* N: {# v/ ]+ Y! v% o6 [
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) q) ^8 R; E5 a! n8 h0 T. Y
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. {
   7 f# r/ }& p4 K
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   % {9 G  Y  a/ @
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   , v9 Y+ @, r- c6 j! C. D0 E* z) G
8.     }
   " @! {& M8 d9 ^4 o  d2 |
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 {0 d. U3 d, l1 L, q+ t. N  N0 e
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; G8 Q( l/ Y2 d" Z
13.     return 0;
    & w, T, q& \. U9 Z" d! G
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：


: p' P+ c; ~6 p, i' g  B4 P  x2 }  T

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - l, x" s# H4 P( y7 ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : m1 D5 \% m. r& Z1 K# V
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 @% K, m# S4 [# E
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; T  X1 Q8 l* ~) ]- z+ C2 J
8. picture.fin = 0;
   7 E% w! T! O, O& w5 k
9. }
   # b7 @5 J  y) Z/ u% R- ?8 x% E
10. else
    5 l( Y# g+ U$ u$ M& t
11. {
    
12. picture.length = fend;
    7 @0 B+ ^; ~) P/ h& K
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    : }& ?2 N0 h: |6 w1 b* m) H
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 f7 b2 @/ W& `$ s3 }
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - t) P; q0 d8 v9 H3 D3 R$ Y8 v! o
17. if(sendbytes == -1)
    $ W: f; C% Y/ P  T4 [7 Z
18. {
    1 {( W& F2 w' H: W. K# s
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    8 T& C4 R/ L) X: w( z
21. }
    2 U. s; x' i! }& z  W. h
22. else
    , I: N8 ^5 N5 L4 m$ }* O
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

  v7 q! Z5 s7 q% r

3 g- X: j& s* a* I' U
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html