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

+ t' l3 P, u4 g2 k, I

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
1 Z7 ?* n) p8 g) I& `: n
8 l# v; v4 P- x

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。

  
  2 T% Y* ~+ a( q3 v1 \

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：

1. int TCP_Server_Found(socklen_t* socket_found , char* ip , int port)
   $ d+ v1 r. m2 O, I9 z4 m
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + f# e7 c$ A# n9 t& s" o3 c. l
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) y3 w; \7 L) j: Y% Y0 g
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " T+ G' r. k( z# D; ~2 \6 p
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; a1 M" ~* f1 q/ b, M
9.     int ret;
   2 ~: ?1 h( I# ?7 N3 V
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ o, c/ _3 p7 O' s# d
11.         {
    , O% u- X9 I' i  N, @. |
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( l0 p% X6 e3 e7 N3 g' _
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    " f* e% J+ v; j7 U
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ g# n3 A, {; V# k9 Z! J* ?9 G
21.     if(ret == -1)
    . t( i3 y$ g# v: Z" a
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 o5 e  U9 M& _, [
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # Y2 Z1 w, ~+ |2 I
27.     {
    & a5 j  A$ h$ M
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 E8 Z' Z9 Z5 ]: U1 B- {
30.     }
    0 `$ h/ A3 U8 o8 s  h! \% P, m" f
31.     return 0;
      k; J( \% E. ~" _0 y
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);
   1 ]# O) ]+ r: a' g8 p! U
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ' G( }* ]/ p" l5 X! M) G% F
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   0 e5 [) N4 v) r/ \* x# l6 o$ N
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   / W5 T( S" U  v( j# {' r
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / [- V1 l. e# y3 I; F
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);
   0 T* I: z8 h) y2 w" Z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   , u2 {- i, f% M: b" J/ h: S" _" m
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ! q5 v. \" s% m# C
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;
   ) B6 c% p* j4 L; w! [9 j
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ' ~" ^5 U! [3 m: M
5. ...
   
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.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   4 b0 @! u8 R  P; ?9 \# W. T+ P8 i
10. ...
    
11.     while(1)
    
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;">
   
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" \
   % A5 Y4 P- a. w- A- f) m
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" \
   # C) m4 X3 y# u- U' E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / h4 M. [- n/ i& u& v$ U0 l
7.     printf("preparing header\n");
   7 p$ s) E6 ~8 C$ }
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   3 Y/ l/ a0 d+ |- t  S# Q
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    " h* i& L. }6 z( i  m3 w7 w0 M
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    , a& c, o: w; V9 c* q
17.         return;
    7 w- ~) b3 W" Y
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);
   9 Z  i0 s# c! T
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   7 y  v7 v8 S) f6 ]/ |1 E
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   2 K3 y# [$ w! u3 g! |, a2 ?; q
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   & r+ x( `7 g7 S1 p
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    3 ?# N5 U2 J; j
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 \$ L0 Z% U1 S0 X9 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。

' o" ~1 R% J1 T' G

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
. h' i7 \0 k; S6 z9 }0 s0 E" w

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   3 ]$ z9 |, w3 ?  e( F$ v
2. {
   3 L' K. O3 W* f, U2 N
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , W) e" b$ U" d" J3 j
4.     if(*socket_found == (~0))
   & J& c  Q: B/ `0 i" a6 v3 h
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; ^$ E) ~8 E' H5 j" I6 _; m
7.         return -1;
   8 s; ~+ J7 ~: z! r8 H2 @
8.     }
   ; @  N# V/ S. P  }5 e7 v7 T* r- ^+ B
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & t# t" ^3 v: i1 k
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    8 N; ?. X6 O, A' x1 I: v& a# H
14. }

复制代码

" d9 \4 Z. g* p* o9 I; N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 L. V* i6 |9 o) w  w2 ~4 G" e

1. while(fend > 0)
   
2. {
   2 K) _1 s; G" @) }$ v
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / b! Y/ Y+ Y( G0 S. a8 a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   + u- f" M( j5 u: ~  K+ X3 C
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ; M$ X4 i( C8 I$ }, a
9. }
   
10. else
    5 d: B9 W+ I) p- K
11. {
    
12. picture.length = fend;
    2 m2 \" T9 W1 o* u* \1 v! G" e
13. picture.fin = 1;
    2 Y/ c. E/ Y/ ~1 X) h
14. }
    ' S# J$ C+ o# A4 x( U
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. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    . {. A8 K/ U( M- L
22. else
    ! B; O1 p: K1 ?5 ^; G% h5 y! [
23. {
    ! h  W4 n# L! W- P# p6 {7 f
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

6 S3 u' |- W% g- Z, I3 @

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html