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

* i0 x9 o! F) |( X! j+ W
: X/ {  H$ L# z/ N8 O

1 f# w3 O# B/ @* A# O0 n

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
5 S/ U, ?% v) W1 E9 P

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。

7 b# g' r$ f" M$ S

# R. L* V, f# q  f

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。

' o' K; F8 U9 l) j6 k一、HTTP网页服务器
' p$ R$ G( [. y9 P4 @( Z, p% a

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. {
   8 Z: j# J- W8 p/ [" s( j
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 r1 B7 A8 |0 M5 Q# Y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 |  E7 \( y  V3 b1 ^
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # a" }) c8 A# @
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 u/ S) g1 s  B( p
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( N+ V! C# r8 K( h
13.             return -1;
    8 C  l, L+ c5 m# m
14.         }
    
15.     int on = 1;
    7 y( h! l" h7 d# G8 Y/ @$ H
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 d) w2 z. ^. n5 R% A$ a9 z& ]
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    7 g8 \: Y3 q' @' r
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 @( I  Z, W0 Y% G; E6 p
24.             return -1;
    
25.     }
    9 s, p' h! X5 q4 R5 ^8 s
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
      G: {; Y6 S3 i/ ^) t/ ^' m3 J
29.             return -1;
    7 t1 ~- [  N) E! v
30.     }
    , H& z2 `  x2 m
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + K5 C: w9 l$ ^: ]( M  I
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   # V  Z" q" u1 A: v% n" g# r
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    0 u- |2 S, n& M+ j" O$ |# S
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);
   % Y5 q5 _& y2 Q3 H+ A
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ) x) f2 t6 _2 \9 F+ e/ ]
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   / W4 h' v. W3 V. b2 B! [! s4 \2 y. c
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;
   " Z6 e6 n* F4 T+ Z9 T# M: X% V
2. pthread_cond_t pct;
   0 O& ]; P  M9 m
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ' I6 U7 `( j) R; p& u" E6 T
5. ...
   5 a3 t! M7 p8 h
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' j) M5 l; K6 x- S: m
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' q/ j. {: y. l; r
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ; |+ n( u' \; F8 L; X
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 M; o' |& W5 ]* I5 v
14. ...
      D7 B5 @4 U( a+ U+ V
15.     }
    
16. ...
    - P  K/ o% d8 o9 \
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" \
   ! Q# ~% v" f% i
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");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , S; O2 _& o8 q. x
10.             STD_HEADER \
    & T: {7 v' B8 \0 M* W
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    8 L9 G3 @% \/ T3 ?1 w) S8 W5 N
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 q' ^; T3 c6 W8 Z5 `7 e
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    + a% L% d+ E; H1 J6 E
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" \
   ) y6 e  |: F1 X) C
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   & F; A9 W8 c5 [' ]9 ~
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   8 k; d# S! ^- T* P8 j4 p6 I
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   5 `0 G4 q' V  e" @
7.             break;
   , |5 |" i1 h- Z+ g4 F- |2 u
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 B0 F. i5 C7 @; z3 Q. |
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    : |! r4 o! m$ N# |2 F6 N
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 x9 h  g  Z0 i4 z
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。

" g$ P' V8 n: {, x: r

4 Z0 w: `; _6 ]5 C. R二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
, v4 g0 V2 j" G% C9 W, U

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);
   * u* V# @( H/ U; F# X% i( f# J
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 T4 v- i& j" C5 m6 I1 R
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);
    + l) s# `4 l( Z0 Q" Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
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：

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)
   
6. {
   - A! ^* q4 ~5 |9 v; E
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    - O+ ?! s) N9 t. ]9 K9 m2 p
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
      C0 w  n' ?# N
14. }
    ' V9 ]: l' Y9 W# d. B
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
      k3 b8 v0 I  b2 D+ b9 U4 m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( x) Q' R) E2 R+ u+ F: X
20. return -1;
    
21. }
    ( f( ~. C5 V( \
22. else
    
23. {
    0 ]9 e" W. ^8 |5 Q/ D; b0 K
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ) p! r2 g2 j5 H8 C8 w9 _
26. }

复制代码

. s' k+ D+ p% C4 \1 ^

& U6 `( Y6 a& x; Q9 M& S* f
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html