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

& P8 G# S% A% D+ D

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

0 S( j0 O! D6 E9 e3 n: ^8 h# r  k2 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。

' A: e: Y) `! |1 O& `) z" r& c

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)
   
2. {
   9 G9 \% F: i9 ^' w# G
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);
   
9.     int ret;
   $ U6 U/ p7 m; z, y1 Y3 G
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , p; h9 d! r( g1 a. L
11.         {
    0 h. p8 m# I( r
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    4 a, G: v% h9 V
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    - \- V- l$ o* [4 X$ r! q  d9 r, {
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    * J1 ~4 j" _/ D
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    , H% _+ a9 y5 q8 o, T
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    7 I5 Y& V/ v8 [" [7 I% h1 C' m% n; ~" W& w
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + ?8 Z# J' K+ T
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 q1 R  q( n! C- x3 K5 s1 k
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    , ?% f# c: q, x8 G
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 }# Z3 }6 u1 Z& {4 Y* R' L1 g) p
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ' g- ^) ]3 J. L/ Q0 [: j
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    , C1 N. ~! B8 t, i9 r9 g
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   % v3 p6 W" V( [1 l# c+ Z
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - z, A( L- b& E/ x8 h. X
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 {. y. ^& R  ^1 ^4 I) ?
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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;
   , x7 x  U8 K4 ]3 P/ Y3 \  \
2. pthread_cond_t pct;
   ; H$ b$ I, U5 D  @+ f2 x+ a' O
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
     o" a  ^1 z$ F4 {% E# [1 x+ n
5. ...
   : R' S% P$ `% a$ y2 S; L9 K
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 j0 F% x, T7 W- P# j
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    : O# }, f5 l0 M
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 l  ]5 F2 ~& ]9 t! G9 \
14. ...
    0 \$ K* t( d! P( J: I. u
15.     }
    ( B$ o) m" d. E( u
16. ...
    ! G. R- ]& _- G# L" U# G
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;">
   : b3 j5 A: B% w. O* O! |* R1 N* d
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" \
   ! c/ B9 W8 G9 _0 x/ `& m
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   # b) N. h) S5 n$ `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   6 B- _) h" D) l6 X+ i
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 J" u' b: Q+ ]' ~$ v9 m0 ?
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ V0 M) f# x* ~9 {; g6 A" a# p9 M
15.     {
    ; p8 Z' s: V! i+ i( O# L8 d: b* o
16.         free(frame);
    . [( f* G- {) A: I) R9 \5 C
17.         return;
      Q+ |; ]6 B- w
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);
   ) b1 |7 ]3 ~; }, }% O% U6 q
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( J9 j5 M: H. R* t) F
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 R7 j5 e2 Q3 z7 A
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    1 g" Z) Z4 a# f- z1 h# @
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # p! k( a/ w7 `, \' D
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。

* R; J- r3 g9 y, _; f

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)
   * l4 {- C7 t% @  [! g  b3 t
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ _9 U, I* h- S. n6 E
4.     if(*socket_found == (~0))
   7 W% A' {( B  d9 b
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 A+ Y6 G" [  v
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % `8 E9 V- p- \- I
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / m+ S' K5 y* Z. c% @/ a. F; H6 G% r
13.     return 0;
    8 P: r( b! g4 f+ R
14. }

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$ }- Y' e  {. j5 ~  h9 V; ]1 T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：

& a/ g% i/ c- j0 G' ~, D

1. while(fend > 0)
   ' a3 r; A8 a* s/ I
2. {
   , ]3 T) n. F; Z3 {
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   1 R( Z0 g& F$ b' h- O$ a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   # e" s; f1 |2 H
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * x: e/ H! B9 p' c9 M
6. {
   / i, m6 [: |) N/ ]- }+ i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   & K) p& U5 R; S; V- c) Z/ Q- v
9. }
   9 [  a! s3 m1 G6 ~0 H
10. else
    4 E2 L7 B4 e) N/ r  e
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ( e2 G" {6 F1 v6 i/ P; c+ o% y5 f! W9 W
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
      c! E6 r2 Q" ~, z0 k8 G' N" g1 ~
18. {
    9 Y5 v; h+ s& I) T0 i
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 f' \8 X, Q- ?* k
20. return -1;
    
21. }
    8 e- e5 T7 t6 _6 e/ [0 L( s1 a/ m
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 R& i! O5 P( x$ s: K2 r9 \
25. }
    3 H3 H5 c2 D5 C6 k
26. }

复制代码

1 w2 w: o2 t" v& E: {" A7 uiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html