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

6 ^2 F0 E3 n% W8 W

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
: p% S9 D: v8 \, @; K4 w& c& 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。

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。

  
    S9 |+ Z* ]% z2 y2 \4 O# L

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。

: N2 z& D' b& P% G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. {
   7 [- M0 }- U$ R$ E4 y7 m, n0 E- A3 X# ^
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & e/ H' c. K! m, d$ C! [& b
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' j# v( A; I. u, W8 E* \) N+ q0 ~, _
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   . t; t6 f6 u( n( ^
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   8 ^2 b# C4 O' e) Q( P( ~1 z
9.     int ret;
   ' S8 i. J- V5 s# C
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ( n* v5 y) J% s5 A! p
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ) F6 A* y( K7 A% l9 c0 c
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 _3 `5 r' B& I+ P. {' C
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / q9 z7 k; F  Q
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ) s4 e, \5 t  x5 B4 F
22.     {
    : w" ?6 D9 l2 {
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 i( q- c, {2 j9 n5 i! a
24.             return -1;
    & ^/ n9 x* `% i$ Y) }! Q9 B& N
25.     }
    . T+ x! q0 t& a. b
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    2 h9 S& O$ M5 e. x2 B; d
30.     }
    
31.     return 0;
    
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);
   6 N4 E1 i+ \& C( U
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - t# e, {. T" y' r
3. {
   9 d/ w- R" e& ~4 D( ~; P' j$ v0 }" u
4. 。。。
   # P' x) v4 ?3 f
5. while(1)
   
6. {
   9 ]9 f+ K7 G  c2 [( ~5 D$ C
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " b! k( k5 f& j: Q
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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* U2 w5 v  ]- i7 U( A* {
2. pthread_cond_t pct;
   - D" P% {# v; {5 H0 G3 J! y9 {, }: ]
3. int main(int argc, char* argv[])
   & m. I+ V& A) Z+ W6 Q5 R  z: j
4. {
   3 U4 z5 Y, ~& m3 f% D4 V; v
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 ~3 e, a7 ?5 D% w% ~
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " G4 P/ Y" c; V  i
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   + U3 O3 U6 k" S% l0 \/ E8 i
10. ...
    * [4 [) q; Q1 X1 j
11.     while(1)
    6 H3 W) W. R2 {; Y, _
12.     {
    " s/ E( o( a, `" j
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ X1 X# ?5 K* B$ B* e6 y
14. ...
    0 z$ ^3 Y+ a9 `6 |
15.     }
    5 d# r2 P$ }/ P  k5 G4 E
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;">
   , r7 h- q6 t* d2 `0 A; h3 \: P4 n
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" \
   + W- p$ b* F# I0 y( ~- i
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' y% Z' \8 \7 K# M# h
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * G/ R7 L) x! D: Q9 p
7.     printf("preparing header\n");
   ; X3 T7 V8 V5 h2 K  P1 s" d( |
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! b* d4 Z, l6 d; O, k
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) m( Q: b% b8 W, y
10.             STD_HEADER \
    1 ~/ |" q7 E% [  i, w+ G2 t7 k  {
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 L7 ~7 `8 H, g5 h. m3 S: C* F0 d
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 m) ]- O% ]1 p
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    
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" \
   
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 U( T  U" v. Z7 C3 D) _* a- X( R4 Q
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    . M# W) c+ e1 Q$ v' \6 r8 o) `" m: W
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + n' y. b; p, c( o
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：
; `' `# S0 j  S4 V2 k

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);
   1 I; b4 u; T; E9 `
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ' u. P4 ~2 z; K4 D  f0 p8 o
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   6 T. D: [: R  Q2 x/ S
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    1 J0 v8 m0 `, O- d  `+ L
14. }

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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：
6 u  d2 {4 f2 Q  ]

8 X0 \2 E, S( i" c' C9 Z) h

1. while(fend > 0)
   ! x3 s- q- o  e' K
2. {
   , s" d0 w: @: c  `8 U: |4 h4 c
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   % `! v$ l( y) p; \6 P
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * @3 {- f! k) w$ A
8. picture.fin = 0;
   - A, p. n  q4 v, R/ B- u/ o
9. }
   / i3 C4 j+ n8 L7 ]
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    0 f- H" M/ T( c
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 r, P2 @$ R6 l, d8 w  k/ V; {
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    % v% X) H' W- b' o+ R7 n: z4 ^
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % ?- b5 O  l8 ?/ B2 ]  q
21. }
    
22. else
    , _& O6 Y9 |$ w$ q/ @* J: V% e2 `
23. {
    4 w: Q* a$ i$ l3 s, z0 E
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( L; j  R& l9 j
25. }
    5 B& ?% U( m$ r0 j+ f3 |" f
26. }

复制代码

0 s7 o; T* H( M# e6 v3 I

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