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
- i! m4 s% }/ |2 g9 A# s0 J% N
' Y% H2 V& o0 W9 l7 n, N1 r

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。

+ y5 Z% M0 V% Q# \2 f9 b* ^

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。

% n! k" {1 c' d  S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)
   ' Y1 d' N6 b5 O- }; I  @8 |4 Y- f
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   : p0 o1 v1 x2 |) w; {7 f: j
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * {) H% s+ l/ l1 P! T# F5 p5 d
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 J; A' {7 b6 {% x5 \  V
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % A3 K6 {. g2 @/ ]9 c, e
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " q( I& S+ y* K" z7 `
13.             return -1;
    ) {& L' S! w- t3 J& s& M: Q0 m, I9 ~9 S
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 \  j7 O4 ~) [' n3 N: p7 o" {# O
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' `, G1 z- P2 \5 c% r
21.     if(ret == -1)
    ' `) I3 I; U# r( t5 M7 H
22.     {
    4 C. I0 r6 q7 P0 u
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    $ A" b$ I! Q; C/ a
25.     }
    6 U' W3 b; ]% ]3 t2 s0 t0 @
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    % j6 F  \2 Y% t% b4 i7 M
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    3 t8 g2 f1 s2 Z( e
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 u8 `4 A$ d0 ?  r
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ) M/ S: ?1 w: l. ]0 I2 |6 |
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 B8 g. h3 t! f' j
11. }
    
12. 。。。
    0 s: N& D' 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);
   / z2 ^1 c% Z  h  a) `2 f4 F. \4 X
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   & [/ Q  [" M2 V+ P' Z  f9 Z
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : M, o* [# Y( `! e. Z& g' C  R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   & b! o& i1 u/ C7 q
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 R7 g  w+ U8 Z9 l5 q: }
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. {
   ) P2 s; D/ n0 \' `
5. ...
     d" b: e6 Z7 V) S
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' u' t# Y# z/ H' M
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    2 Q$ w0 F! b) L0 ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / s. L3 P; u" e$ y0 R7 O
14. ...
    3 O  {5 K2 y( [, e
15.     }
    & y2 n! O: [) E4 V
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;">
   " q/ K3 e! A6 p$ P0 O3 ?
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" \
   # Y9 g, X: V8 t& i5 e
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   6 ]( T7 M6 @& F3 Q
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # i7 G% g5 ^2 S3 J! ?
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , B8 ~- K: [3 V- ?5 ^
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( L/ A2 D2 d( Q. A9 W4 C
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * s4 ~+ U8 j! k
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 ?  `0 s) s  S0 o; v
15.     {
    & I9 f1 E8 s" o+ R9 f
16.         free(frame);
    
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   8 w0 T! ]. R5 Q& H; ~# G) u
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   - I8 B/ C: L+ M/ h4 `2 c
7.             break;
   ) K, h8 }$ F: Q
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) [+ A2 _& |4 }) Z* K
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 U2 z/ X% z4 g8 P, n6 V
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) O; ~0 n9 x% C4 _
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# Q) O/ m9 g) ~/ L

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
( Y, Y+ F- |$ g

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   5 P: b0 k; ~' ~. m* v
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' T: |: ~1 @' P; C0 S- S( Y$ U
5.     {
   4 f+ l' X: o' `+ Z3 W% m& x( p
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   - C7 w' w3 \- d; y' ]* z7 z
8.     }
   ( j4 M" {9 }5 l* c8 ]* y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
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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8 c7 L7 X7 n2 v7 y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( E0 c. [6 U$ F) r5 K& U  {

0 s/ ]7 ~. Q/ k" p" K

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 j9 c) k( _/ U
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( j, i1 I1 V  q
8. picture.fin = 0;
   8 ?" H% F# Q3 S  }
9. }
   
10. else
    
11. {
    ( t% ^) ~! w2 K1 r6 \# P3 E
12. picture.length = fend;
    : A2 k: e1 f) x! V' A% ^
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    , ?7 v2 W, ~& P3 [, {3 s
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / f: n+ H6 k% Q: P) W
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( p5 X7 G- {! e2 n8 z3 Y
17. if(sendbytes == -1)
    * T/ E! w4 X& Y! E3 ]
18. {
    " C5 c6 ^# }* {' K# v/ r
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . f: ^3 ^1 c' R6 C  p/ q
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * j+ j7 p, E2 M- i% f  z
25. }
    " ?3 i4 [$ V! g1 f: o
26. }

复制代码

0 a6 Z2 k/ ^" F: ~& r

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