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 p2 ^8 c6 H: h: ~

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

: _* B; z" P( A2 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。

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。

  
  ) K4 K# I" L. H1 S; k$ D6 \$ |

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
4 |' R* g# A3 i! O+ R

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. {
   - Z1 a" B! ]8 g* {
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ) N' u( ?# h5 ~+ `& m# V
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);
   1 D& \! V9 x6 M) o& R2 r
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( ^1 M; ~* l' Z8 P
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ' g& s' I8 z$ `" j0 J" v
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    % W+ a' w( O$ X( K! f" Z% [
14.         }
    & m( P+ g+ c0 q
15.     int on = 1;
    4 A# k" Q: h+ H. Z+ p( j: g2 [% `1 P
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ( s& V2 M  J6 W, D5 g% t. ]& K; f
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    * g% |/ T4 z  F7 i4 W( g1 W
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    * O, |! ~2 C6 ]
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - c+ e3 R, m  z' w7 [
27.     {
    7 ~1 g4 `5 x: t% m
28.             printf("Listen failed!\n");
    4 h6 ~# B6 U% a) d; a
29.             return -1;
    ! _+ c$ c# `1 p+ Z4 J
30.     }
    3 o" W. Q# }( r/ p+ E6 y' ]
31.     return 0;
    , A# h! s* K/ r  G" Q  F
32. }

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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);
   & D) g+ |) I; R, Y8 }5 F
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     l1 S2 Z) d( o5 E9 U; b
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   $ n% q2 \+ M1 Z) `3 }
6. {
   8 l1 E: R% j) s9 C3 M
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 c9 W- w6 s5 W2 Z5 b1 }" V8 H
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   : B3 c" P. n* y" J& y9 H% i7 e0 @$ c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 A4 C- [6 j: S  N
11. }
    # m. p% \+ U7 _# b  s) s
12. 。。。
    , A$ z, J, v: K8 S6 M4 [
13. }

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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$ X( K7 Q2 S, d, Z% A4 F
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - Z2 Q* p$ @2 q! g6 U) y% g" V
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

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线程互斥锁使用之前需要初始化：

1. pthread_mutex_t pmt;
   , A! w, n! ~; P( q# S
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   " Y, P+ P- j! U, [! }7 q% d
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   3 K, {! \+ ]+ q2 t  p
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);
   
10. ...
    2 [4 \, _  Z2 I# h; V
11.     while(1)
    * U' w+ T- Z" K& j" z6 V
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    
17. }

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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;">
   + I( q& T" \1 D4 p* @- o
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

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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" \
   8 T# F* ~6 T  g) H1 I
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" \
   # L2 u* s- {! s; w, H  h
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    4 k9 W& j$ R4 Z. {5 j* x
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " X1 n  ^0 L& X+ Y# S0 K, [% y' Y. n
15.     {
    " j+ P9 C6 G- [% n  N6 T7 L9 E
16.         free(frame);
    " v1 b/ o  N8 a- J$ M1 B& k
17.         return;
    8 h) {% [8 E/ c/ y/ ?& h5 b
18.     }

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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" \
   8 O& J4 v# r" e5 A1 v
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 B$ r! Y0 d: |
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ e) _' A8 j6 |
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 q  j( h+ s1 z& `6 p6 S
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ! I% O' a/ C6 V
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' ?+ W; W0 _( S3 @2 e/ J! Z
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>

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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：
, y8 }5 ^1 ?0 {2 ^. M6 j6 o3 S" B6 I

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   + i* A% s# l/ x! [
2. {
     d- U1 ?" i0 u! ]+ i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   + P. R& v; u* a) W8 H2 b$ [
5.     {
   ( F% {) i6 B1 k9 Z( j' F8 }
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 d. |0 C7 R3 K' U9 \0 D+ v
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);
    ; t# l9 ]2 E. ]  ?* `
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 v( |# L& C& z! ~
13.     return 0;
    5 b, z! \9 A/ x
14. }

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/ B$ o3 ]. `$ M
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：
$ y7 Z1 a# w3 }' a( I6 p

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( P3 _# X1 Q+ ?% a% ?3 W9 S
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) I+ R8 H: _. ?/ Y
6. {
   : x6 H# w7 e2 D3 Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    + `, g2 ^) d; [% c) u3 Z
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 A: r* _. J9 j0 o5 N
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - V- O* \0 L! F3 \5 t( h% l% R
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    % A' P5 B. h4 ?
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - X% i! L7 N, F6 y6 `6 S
25. }
    
26. }

复制代码

7 |  b, X: ?' _$ h1 V
$ ?! x9 l; A, {' s) ]

0 e- c7 y4 O; \& kiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html