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

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。

  
  

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)
   ; k0 i  o+ x1 N
2. {
   / c/ o4 U" x7 N& T$ H4 D3 d
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 a: R9 U. j6 [' ?: ^
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 m/ }$ W# Z* ]7 Z6 q) V
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   9 f) E( [; P+ y* o$ u; y
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
     i! q0 S: I/ ^7 w8 E1 q) }
9.     int ret;
   : n( I, |! @& c' A% R3 v9 A2 ~+ Z
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 e$ b1 y2 g, e2 w* z
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    5 a, _2 _* Z5 u! v8 i3 X
14.         }
    
15.     int on = 1;
    " w3 G& ?* m# L' E, H9 u
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 c  P% X' ?! p# N, f0 G
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    . y5 R1 {" Y- y# \1 I
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + B( @1 E% p% v1 H+ o
24.             return -1;
    
25.     }
    8 R( R) g6 d) h
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & Z# U& P. K4 O; T
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' R1 u0 t' q. v: }& [" B9 e  }
29.             return -1;
    
30.     }
    4 l2 L' L6 [+ W1 q- `
31.     return 0;
    8 S7 [3 J7 f0 ^- N
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);
   0 Q" g/ w# B; q7 _0 [6 |
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   8 W+ Z& `% G% u0 u- i  A2 V
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ( ]; e4 W% _. A' p
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : }) K0 {0 u" b$ o8 n, U5 @
9.     。。。
   : `5 o2 g; _5 T) |. R2 z: g% U
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " H; @0 C+ a7 L" S# Q8 a
11. }
    6 M  z, F* B4 P% _
12. 。。。
    0 ]4 [9 A4 l7 i5 H) B" W
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;
   " ^8 }1 e, y7 @
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , [. m/ ]$ v: e- w
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[])
   9 ~0 p7 P( Q/ O! [0 w; [
4. {
   & D/ T) o9 G* `# y
5. ...
   3 y: N3 V$ o% A) I0 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);
   2 U7 _. `2 \/ P* S( G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    2 [7 q3 J* w1 _' R) v( {6 q
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 Z8 c3 y# p9 o# _
14. ...
    8 K0 f! j# e0 O: ]) v
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;">
   * ]: d; @" t' }9 _: g; b3 Q4 K
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 U, Y4 b3 k! M* i
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 \" o4 G8 n& x6 S& C
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , n( x/ E- h* _, v% c  H/ k1 n2 A
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 ^% m0 z$ l6 C- b9 c. J% ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 ^4 R. y# T1 ~) R/ N& u
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & ^3 {/ S5 B0 o* d" x
15.     {
    
16.         free(frame);
    : f- ]. d3 o" K% m9 j
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" \
   9 d- S2 ^1 k9 ?9 k, d" q$ ~
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   , O% R4 A% a7 x  b8 a. J
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   + ?+ I' z2 j# K1 x7 z  L
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ; S6 u6 t3 y/ w4 L6 C
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

  K! L5 i) l* ~8 H! y

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. {
   ! s, l9 h. ]# f, H4 {
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   " {8 j8 e/ K5 B
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   5 p, N5 E& G' I6 I2 E0 x3 V# H
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   0 m$ n. @, {, a1 h+ Q0 o
8.     }
   0 M1 ?6 V; v( W0 _% m% w  q
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " k* Q- R3 b1 @  C; |
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;
    2 U* }: C4 P2 A5 e4 `6 _
14. }

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1 D* W  {' G; Z2 H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：

+ s0 J! S* X$ m
& {+ f" m+ l. U7 p5 R

1. while(fend > 0)
   * q. N, |5 K2 j
2. {
   . ^0 G! y; j' v" h' J7 j5 E( Y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   4 ^# w. a9 M8 h) m5 v! c* g
9. }
   4 I' v3 x* k2 X2 g2 U+ H( L
10. else
    
11. {
    0 F. V3 h1 ?- ]. }' z
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    7 z. N8 j7 D* R9 _- g! q, ^9 n
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + B9 u5 `8 D' L( G3 J# ~  W+ Y
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ; e6 n( z% S; ^: q7 X7 G
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 N) l* ~" u6 H/ i5 V9 n
20. return -1;
    3 n$ ^/ S6 O2 N4 Y* b& F2 b: K
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 l; m7 F" w- X, U9 J7 g1 g* l
25. }
    ! |3 v) K5 U- v6 u& N
26. }

复制代码

$ o- f/ m  c' \# y0 @- _

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