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

9 ~0 w' P# C; r4 i9 Q" o

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

+ p8 p0 f& q7 b+ e$ C

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。

- t1 U- O' T( }6 O

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。

  
  " j- K" H1 j- F& G0 ~! S

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
7 W# Z0 W$ P' M6 B' N

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);
   4 r8 C1 G! {- Z: q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 a8 S! T" D" {* x! @: _; q+ X" f
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! U. x2 q, y6 j; N% x
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( n) |, H& H1 q; R* g# ^9 u' p1 P: h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ @8 `: y- w1 Q; P
9.     int ret;
   : @3 L# q" ~6 A
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    $ Y4 `' |+ d: C/ C# z1 }: x
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! h% z; Q  Q3 |- A/ x
13.             return -1;
    " {7 Q  _0 i5 T! r' S' X
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 A) x; |. H, x" n7 \
17.     {
    $ ?/ J' |+ C% B) D9 x( o/ Z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    1 o6 k, C& I) j% [/ ?
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % D. N; J' P2 {- g, T, K" L
24.             return -1;
    . y& K9 y  Y  H5 @% J# A1 ~4 }: U7 s
25.     }
    ) g, G. Q4 e) _# d5 A/ t; x
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 ^) r1 B8 T# b7 N; `
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    - h4 j& M0 E- K& ~( ?$ X
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   5 w& n- O+ ]% k2 i+ h7 [" O6 l
5. while(1)
   : a) p, U/ d3 P' D0 N7 d
6. {
   1 a6 T' }: r' ?: @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ) S* F5 u6 q6 V& }% r  S
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    6 U: c, F. d& O
12. 。。。
    5 m* m, }) O7 x4 L: P
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);
   ' d' p" Y  D. ]. ~
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   8 P. R: ^% D- f
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 G7 K! `2 w/ P. b
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   ) e! p2 [: x" Y) K! l4 S4 E
3. int main(int argc, char* argv[])
   , {% t" T  r7 D( V% H+ x
4. {
   0 K8 Y- ^1 q9 i% z: K7 D
5. ...
   * I$ X" ~3 }" n* ]! Q- f8 L5 A
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 Z, H1 ?7 o. r2 S
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   , O" ~! N8 Y6 d. _4 p. n
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    6 D6 s2 H: r# m2 ^" p" N; F+ k; U) F
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % E  Y2 a' T6 N7 \9 L
14. ...
    + x- ~$ E7 X: e+ Y# T! g7 @
15.     }
    7 b6 `4 u! f7 f
16. ...
    , m' j, @+ O* z- B1 [
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;">
   
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" \
   3 @- J( Z- L' D- a5 X1 a
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" \
   - k+ j9 s# k4 ?
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" \
   - N8 a4 Q/ n- o+ }; h
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 w( f; W: ^+ d+ X1 T
10.             STD_HEADER \
    * i+ z0 v! E( B! f6 r. N
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
      `, F: Q9 u9 P) B3 ?+ M6 _
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    / ~" _+ J; S: q9 {
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" \
   , B- _9 \1 D" l* v' ^8 l
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   $ o8 W5 t8 J6 |' K7 m
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   2 ]5 P' D  n; y2 Q* \
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    3 _) V- d% U4 U2 j+ u* Z+ b
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * H* q8 S' A8 \) u+ ^0 i
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>

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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。

7 @8 X% K) X& j4 i7 K9 W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. {
   ( o% G- P, R$ f) ]  q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   9 h5 B! H3 \0 M& c: |3 t7 i, @
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - W! U' g! u( s5 H0 _3 C* W
7.         return -1;
   
8.     }
   . G) o- F% p  c, Q8 b0 A/ V* Q+ K
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 F, `& L3 c+ _
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 P* e( O' S/ ^- J& R
13.     return 0;
    2 A; u& G! {+ q
14. }

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9 F& O% B9 r+ z; R$ f8 D! z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 @( ]9 [% i+ ^

1. while(fend > 0)
   * P; R; d# D; U
2. {
   6 H( y. m% e1 K9 W  ?+ Y/ L2 n( [! D
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( A5 o- r3 M; L9 n$ Y5 S* G
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 S$ b% s+ n, D1 e% \9 a$ X8 y. {/ E
6. {
   6 Y- z% h5 M  p- M
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ q# J% a0 Z9 Y9 L; ?; [
8. picture.fin = 0;
   : \+ `  \. [" B" y3 T
9. }
   
10. else
    ! j- a# z% X+ z# B( k6 S! j5 R, A
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + J* \! Z4 o  v4 w* a+ l  p# H3 z
13. picture.fin = 1;
    0 R9 @3 {+ H+ r% J
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 G/ a9 u3 Q8 c4 z4 S# e
17. if(sendbytes == -1)
    1 ^  ]! G. U" ~: H) @8 M
18. {
    - ?7 R: n3 y( r, r
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ) U! ]9 t- E1 ?4 P) L2 m
21. }
    : Y' g% z! ]& i& }& A7 k; e6 s! I
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

, h1 K' {9 g) ]9 u
" r  r7 ?2 Y' u# \

* z" y8 L0 Q; F7 |% [. T# x
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html