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)
作者｜donatello1996
来源 | 电子发烧友
题图｜飞凌嵌入式
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。
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：
int TCP_Server_Found(socklen_t* socket_found , char* ip , int port)
{
struct sockaddr_in servaddr;
socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
servaddr.sin_port = htons(port);
int ret;
IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
{
printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
return -1;
}
int on = 1;
if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
{
printf("setsockopt error\n");
}
ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
if(ret == -1)
{
printf("Tcp bind faiLED!\n");
return -1;
}
if(listen(*socket_found , 5) == -1)
{
printf("Listen failed!\n");
return -1;
}
return 0;
}
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：
pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL); void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg) { 。。。 while(1) { fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize); printf("fd_socket_conn = accept()\n"); 。。。 recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0); } 。。。 }
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：
pthread_mutex_lock(&pmt);
pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
pthread_cond_broadcast(&pct);
pthread_mutex_unlock(&pmt);
线程互斥锁使用之前需要初始化：
pthread_mutex_t pmt;
pthread_cond_t pct;
int main(int argc, char* argv[])
{
...
TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
...
while(1)
{
V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
...
}
...
}
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：
#define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
"Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
"Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
"Pragma: no-cache\r\n" \
"Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
#define BOUNDARY "boundarydonotcross"
printf("preparing header\n");
sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
"Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
STD_HEADER \
"Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
"\r\n" \
"--" BOUNDARY "\r\n");
if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
{
free(frame);
return;
}
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：
sprintf(buffer, "Content-Type: image/jpeg\r\n" \
"Content-Length: %d\r\n" \
"X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
"\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
printf("sending intemdiate header\n");
if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
break;
printf("sending frame\n");
if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
break;
printf("sending boundary\n");
sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
break;
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：
int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
{
*socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(*socket_found == (~0))
{
printf("Create udp send socket failed!\n");
return -1;
}
addr->sin_family = AF_INET;
addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
addr->sin_port = htons(port);
memset(addr->sin_zero, 0, 8);
return 0;
}
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：
while(fend > 0)
{
memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
{
picture.length = UDP_FRAME_LEN;
picture.fin = 0;
}
else
{
picture.length = fend;
picture.fin = 1;
}
//printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
if(sendbytes == -1)
{
printf("Send Picture Failed!d\n");
return -1;
}
else
{
fend -= UDP_FRAME_LEN;
}
}
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作者简介:
donatello1996，某大型企业资深嵌入式工程师，电子发烧友论坛技术大牛，同时也是飞凌嵌入式多年铁粉，曾基于飞凌多款板卡产出过优质测评文章或使用心得。本期三篇文章为donatello1996在使用OKMX8MP-C开发板过程中精心产出的干货，在此对donatello1996表示感谢。
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