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

, B, ]+ v* ^6 q. f5 _+ K

# F7 G' r8 e' ~" l: N; ?8 w0 T

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 }# ]2 p, ^2 L' S* V
7 c% e% }' H% w

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。

. t6 G% `* V) Q1 A3 F' g

" e* |) J5 H* L

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
, l5 q0 m$ I" |% C$ Z( F+ e6 `

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)
   1 l" m9 K  d) I$ V7 u2 p
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! v* }" k2 T: p/ N8 X& P* ~
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   : C, l, j1 e- {) `3 h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 C# V# y- e8 h3 p  O- R( }5 }
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , w. U$ W) T0 ~: P9 t" |8 E
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   0 j6 }$ Z- u0 @  S
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    % g; X' i, Y5 X9 E5 U0 e0 {( b
11.         {
    * r8 z3 L7 `% t) g
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " F' k1 d! j+ Z! c$ [
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ; e  p7 V/ V# {; a, y0 d# K2 h( N  u
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 w4 R' Q: a- t
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & I7 V& Z5 U8 R) {3 t
27.     {
      B' M2 _, @6 Q5 _: I' Z7 ~$ Q
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ' b% `$ @0 [9 N# \3 ^  e
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);
   + \0 ?9 [6 }$ |, ]1 Z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   & A3 C# k- O$ \, f! ]& i
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");
   . c! j  Q* R' V% ^% J  K
9.     。。。
   7 U+ B8 f( V9 I! G6 P) w
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * l5 C. X* Y* `; \6 _5 N- g2 n2 o; F
11. }
    
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;
   , h# L* B0 {* D/ w! z) W1 L) u* |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + A2 G8 F, o- b
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   " O: {0 P1 [+ I' z3 q4 e/ b
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   % x- v6 a- P! q+ o
5. ...
   / p  A% b3 l; C7 r+ b( G
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & k5 w$ |% e  ]+ S1 D$ j& [; J
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);
   / j4 [# d* {+ x6 D; I
10. ...
    
11.     while(1)
    * n; O9 b& b4 H4 k" G
12.     {
    . |& C; Q) P- V0 ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 p1 w3 }3 d, g) h+ p; l; @" d
14. ...
    ; i6 e" n# d# D' m9 L; p
15.     }
    $ y: D3 k: z, i0 I  R0 X( X
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;">
   
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  n+ G7 Q9 F; B
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" \
   1 n7 _6 Q3 J( z$ p9 f& G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   5 _( }5 a$ X  @  D9 j: E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 f6 B! S7 q* A) \4 Z1 X) `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ w" N3 t; |/ Q+ `% p
7.     printf("preparing header\n");
   , m- w7 A+ |% Z+ A3 n& w8 Z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    " Q" J, @2 E! b; L* ~* {; D- f
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 \9 u8 K6 f1 n5 j2 b: O5 e
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    + J8 L9 t: a( {5 o" W! t! R
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" \
   ! W* r0 i+ K' y  G. y
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   , L- c/ c, F# U% `( r
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)
     f: C! L, T% H# x
7.             break;
   ) B0 _& V* f! e$ |; q
8.         printf("sending frame\n");
   0 d; J5 _+ J2 v: O: J, m) ?9 y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; R% G1 X* o/ m" B  x! T$ T8 z$ n
11.         printf("sending boundary\n");
    0 N9 g2 A- C. s) S. t& V" c
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % ~8 y5 S3 m0 j! {/ x, D
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：
1 b, g5 m. @! |6 ~7 I

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   % n; ]- {# O$ c+ ~! c
2. {
   # C, d  H8 C! \- S$ r$ ?3 V
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   0 C/ W* o4 L: O' P5 E% O/ L
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 v. [, i; R* M, [
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 h/ M. e9 z/ u
7.         return -1;
   
8.     }
   ' M6 M/ S- L# h" @
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 t& h- T  y8 }, F4 q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    3 R5 P" f: r/ ?: B: F) ?( y
14. }

复制代码

1 q0 S1 ]2 k0 H
, o) m; |' o1 e( j2 `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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   $ J0 J* t8 G& q: j
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   & c& \+ J) F: Y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) j, d9 d3 N) A; r0 ]7 }) G
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   5 y3 |* Z& C; I% i' q
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    - d# m1 z; U. L% N4 A
13. picture.fin = 1;
    ; _9 E$ I& t4 N- M0 J
14. }
    4 n: W& l- x' S& o, o( y
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. {
    ! [4 Z/ M& K  y; L  y2 e
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % H) }5 M; g# x1 j
20. return -1;
    
21. }
      h+ C4 `' l# I; v! ]6 d2 B. P
22. else
    
23. {
    1 n$ ?5 \& V# }$ K6 B9 a  o4 m
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 l% p6 n/ C, w& ~5 s) L- ~9 S
25. }
    
26. }

复制代码

6 r6 s3 \' Q7 r6 K3 h# X. G

( \# y# h" `1 C6 GiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html