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
# v: f' J( j: k6 w7 u
5 W, u& j& R  W+ G$ }

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。

  
  % }1 g  l: H0 q: w1 s/ D

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。

4 `9 H8 |8 Y) z( w) b& w  o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)
   $ N2 L6 S3 S- Q/ }+ Y: i( m: T
2. {
   % l* {0 ?$ J& Q  ]$ z9 x
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 n" V7 ~- M3 c, r
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   " y0 x( {# h3 P% Z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   & \# d2 U4 [' ~3 |" c9 o
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " Q1 k9 R& R8 b  O
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 n- ~3 r: N# R6 S( I0 c* _5 L0 M
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ) g7 E' N" p1 F+ B( R
14.         }
    2 M, [4 O! l) i- C. Y$ U
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 [9 p2 r, [- h$ j7 I$ F+ P3 d2 _# Z
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    - |' d9 W9 ~- ]& W% U5 E9 C
19.     }
    1 u8 G- y3 g( h/ I9 p. |$ q/ w
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 U$ L8 e5 D2 h+ P4 i  O' ^3 V
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; |5 h/ N0 }: v: q0 [1 t
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ' q  s, |9 }- Z. [1 j1 ^
30.     }
    / s: P; k- l+ X$ o+ {8 B
31.     return 0;
    1 M1 F- }3 d$ B6 e; o
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 m& F0 K0 x4 l- e0 b
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ; v8 V5 n  Y& F. a
4. 。。。
   3 Z& g3 S$ w4 g$ \! ]
5. while(1)
   * F, R" [4 f! ]
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   6 b& F3 T) Q% ]
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    / h% R. f% |3 ?! p3 b
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);
   % q, e2 o3 K! j) j; e8 T0 }% z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 l" t/ L5 u7 b6 B) [
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 b; j: X* \6 M8 p- G
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 c: W4 y8 b8 [' F( A$ e
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
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);
   
10. ...
    6 p$ M3 r4 ]* u4 H
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 `$ {6 [( Z0 r0 x2 c9 P3 ^2 g& T5 g
14. ...
    1 @) K6 k3 z; K) F: f6 U
15.     }
    . t. w# Y7 u, @3 Y! n. P( Z
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;">
     @  s  o! W* g) r0 T5 ~& g$ w" u! @
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" \
   ; {2 ?( X" k! e# n8 `2 g+ E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   & _# o1 g0 t2 k% Y
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * P, B3 s1 S) D! J
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   8 b: U' u2 u3 m' N# `
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ) S* ^$ F. u" K0 |6 |2 M( |
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + y; ?) G3 c% Q( o6 f$ J0 k
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : p3 \. K$ r1 h7 E- H0 s$ Y
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ' m. p- [( }# G6 t
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" \
   * z% e! q- Y6 B
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ! r9 w5 f7 H9 \+ h
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)
   + x3 K0 C( p+ N/ K/ I& O
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     X, j" i1 e% ~% I6 b
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) @8 A9 M, K' b3 J- ]" ~
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    # C* F0 {1 F9 K, Z4 H+ d6 O  i
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

" l3 b8 C7 k$ \# f' U7 ]

5 f1 o/ r  {( g4 @二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; e, u+ d4 d6 |2 p/ _# r

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , k5 P- {4 Z- W
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % @( z2 B% A. W" n, v2 \! o  S0 V. I
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & k, h9 a7 h* i: T
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 g4 D# M, [* W( V; Z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ A0 m: T6 g9 N9 Y7 u
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . y5 O& w- y- i% c  q( }" x% t
13.     return 0;
    
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：

( J# F: `  `1 \5 ]% a

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     k" d! n* u" X- c- I' d3 W( B5 E
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ s6 r8 f9 ~) A, P: D
6. {
   & h- R: u! Z! O: }+ o
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   3 `9 D4 ]7 ]  K1 F
10. else
    
11. {
    ) z" p5 h* j4 ~2 A( b0 M
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
      u* s. g5 p3 b; h( t
14. }
    # B- K# A1 R5 R
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");
    7 d5 I9 |! i* X& ]
20. return -1;
    6 V- G4 I; \  Q4 h
21. }
    
22. else
    
23. {
    . D3 B- j" r- R% K/ q' g; V
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - }5 F: p6 c+ F9 S
25. }
    
26. }

复制代码

" ~" C# t# J$ I9 f; N* A/ l. P

+ m5 I8 L% f/ R, ]/ G- B: w9 s
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html