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

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

9 S1 S4 v5 h9 I" ?

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。

  
  & A, k' t% D  S; f. G5 G

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。

2 _- f0 e) s6 a! o9 y0 [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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * |1 v6 l, v' h! k
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ Q  f" W0 S! d; B! w. |0 a! ]
11.         {
    ! ?% C, M5 u' l2 q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    & [3 O. L2 B* ~, o+ Q
14.         }
    , j3 p5 t$ v" u' u4 Q
15.     int on = 1;
    1 c' O7 H! G  D1 Q- {' F1 T" ]
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' b( v. ]3 n% q0 c4 e
19.     }
    - ~, J: g: a+ X9 t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 r1 z/ r( Y9 a* S( V5 j  @
21.     if(ret == -1)
    3 I, |/ U* i& I6 B
22.     {
    1 X  H7 W) k4 m0 U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( N% o3 L8 _7 J9 |) P$ l
28.             printf("Listen failed!\n");
    . Z) x1 [3 [: z  z
29.             return -1;
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   / R# N' ~! u6 z
3. {
   
4. 。。。
   4 S- J5 B" H3 Z% g8 U$ h
5. while(1)
   9 |: Q9 n# B% W
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ( p, Z+ J; e: h
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 g  e* V% e) Y$ J- O! t/ T
12. 。。。
    0 r, m, {1 I2 e; p% y! J
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);
   , p( X! l4 s9 u
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ( W' E; h3 N  U% k2 r
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   # M' x- `/ j+ S
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;
   & O2 W! H1 l4 b$ j' B# T4 t2 q
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 B  D% |; r& L# V( }) T7 L# M
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 M) B9 x3 N* J# M' e8 N4 y; O
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   2 u1 t. R4 `- p3 N; z2 _3 d
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    - v6 [+ @2 u9 Y& C/ a. w' K
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; L$ X0 X3 p# i" f" B( F2 |* a
14. ...
    ! }) }; T4 X  V9 m
15.     }
    
16. ...
    7 b6 {) i) t3 d
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;">
   # J" S8 C1 V# `( k" g2 h+ j
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" \
   & w  M( {) W& d1 L5 x6 Y
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" \
   3 D6 F; O- ^9 S; X; ~6 u
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 u2 f0 F  N4 d, n+ D- Z" K
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 s$ l/ b) k5 e! V1 W5 }5 Q# h* ~
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " ^1 a' v* ~/ e$ t  o/ R
10.             STD_HEADER \
    ' R% s% y) X/ E( q+ p- |4 B: O: Q
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # M) M0 Z. W: N) g2 x& Y* n( q9 b
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 u/ V! F4 c8 d& L3 c8 U* f
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    2 n( @# D6 `0 `3 L; L( 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" \
   , a3 u& N- R3 L+ \1 ?( ~' c1 i
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 J* p% w' F3 ]5 }: N; T7 c. a" t
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");
   $ G( T* E$ X0 G" H/ a2 W
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    6 ~6 b$ l$ t: {1 E
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) `% f! a" e( {. }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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 r! H3 h% s% ^9 A

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   5 N$ h( A. k. G4 [
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ( \, a& c6 f- p6 D$ [5 E1 O7 C
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     e7 L/ J" d8 `+ R, j6 y
7.         return -1;
   7 q, y  X7 u9 T9 j, o( X/ c
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / z' l$ D7 ?5 J. U4 ]$ w# T
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;
    
14. }

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3 m0 T$ r, }9 C+ O8 U
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：


/ R" H- Q: t' x* D: B5 V

1. while(fend > 0)
   5 W7 p: O+ V+ X9 A" x. q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 W9 l+ [0 l% r) _; k  u  V# r
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     e6 P9 `9 ^1 [( d: \, H
6. {
   3 }4 l6 q8 E& a( s' M' P; |
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   8 ?8 H0 S$ W' r3 a1 z0 j: n3 ]" t
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 o4 e4 h4 D' {
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    1 J( P3 Q8 p: l! h* U: V
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    1 U+ j% R$ f- O* `! R4 V- O
22. else
    , n) }6 t9 S: O/ m% r/ c
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    6 D6 I' X7 N/ o4 @
26. }

复制代码

3 L! @+ l% \3 U5 L1 @

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