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

* R7 m* ?  t- E
5 _3 m$ G: u2 h" ^& \

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
5 W4 J% ~/ A2 t

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。

4 G, A* v7 z& D: r6 M3 n1 ~, x+ G

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。

7 ^0 j2 ]9 K; J7 x$ U+ o" w一、HTTP网页服务器
- [0 u# C0 n2 T: E6 s. p: A5 ~5 m

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. {
   3 O0 @( I) o, \% t" Z+ K( t
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( |9 H5 B( ]9 W3 w% J3 z3 {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 f0 {+ h! }0 K2 f) I. [& K
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' P% J6 `7 W4 `* ]7 Y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' Z# r" l$ f  p1 D; h- D
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ! D! K0 D# B, f
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ' }" Q5 J# y& f) ~
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : ]; [# c+ X( I8 ^# @7 Z
13.             return -1;
    ) T! H0 t# I9 {5 d0 C
14.         }
    ( a) E9 h! p, |5 z: y2 W
15.     int on = 1;
    9 F+ S1 i) ~! r5 j
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ' u' M: _8 }- \# c
18.         printf("setsockopt error\n");
    / c# B9 I% G. @" N- M+ J
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
      `% v5 e7 [+ O. h- ^. j
22.     {
    7 e4 J1 m7 h* c: X8 j3 D% z, [- P
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    2 ~1 s- E/ ]; {' i" S$ v  R% m4 U
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " z8 U, i3 h3 h) G# {. P9 M
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 Q' N0 c, T: H# S9 H
30.     }
    3 R) ~% C* w3 C2 x
31.     return 0;
    * @; o. L0 @" B* d' t
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);
     t1 R8 k3 s2 I3 y
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 }; k! d9 t/ e* }' W- d6 V; V
3. {
   2 Z* ^! s* H5 W5 c% X$ n
4. 。。。
   " Q# _+ S$ K, e
5. while(1)
   
6. {
   6 W1 R: e% `* R9 F
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);
    2 Q9 m1 Z& ~: l  B# v" H* D
11. }
    3 ~6 l0 E7 D. d$ W' b& `+ a
12. 。。。
    / Q& {% M3 n5 ]/ W9 S9 a/ p
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);
   8 `6 y, ^* t9 C/ I
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   / S0 \3 i( B; @9 P
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - |7 u9 X* z+ L* z
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 Q% u, b) w7 ?
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * p& N3 T+ k8 Z, h. o
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 ~. `# z1 M9 ?& ?, k& m3 M
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);
     F8 |; [3 U  S2 x7 Y% y/ G* D
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    # `) Q3 w$ z! q9 [
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ' i7 X  \1 H' m' l4 f
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" \
   6 N7 R- O5 Z' ~; J" ~" a
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! `/ G3 d* A9 T; [6 }  C6 [+ R
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 @9 P8 }  w/ n  S
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   % q4 u+ \4 a& ?9 g( A( k6 j
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # H4 R8 J& v: U- w
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' A0 m4 [3 L; ?; v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % z* C: a/ W  L- I
7.             break;
   ' J6 K' w/ ^( J# G1 Z: \6 n4 \" s
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ' o; ?0 o' w- T( m2 {: x/ q
11.         printf("sending boundary\n");
    9 b" l* f& {( e# w% R; K% Q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / \# G0 N, ]' W) E, z6 ^8 }
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。

% Z" W, F4 [* D+ B  I' q. o% Q

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)
   5 C+ c' `& T5 _, E+ @) R2 |/ Q
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & P# W( P! o6 g% K
7.         return -1;
   
8.     }
   2 L8 F' }$ i3 _
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 J$ Z! N7 B( T
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & u* O7 p6 _# q! }3 J
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：


- ?/ ]9 ~+ K5 r( p

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : t5 T4 a' _* t2 B8 s9 K" `- Y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 S4 h; C  Q# t0 V9 c) m( M% \
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    " e9 l, h5 P9 u7 ^1 X+ z
11. {
    
12. picture.length = fend;
    # y6 B$ H$ S& E* V. S3 w
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    : d; o+ q! i* a3 `) W+ a4 P$ Z
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' H, [8 c& Q$ x1 B, U$ U
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    , }( t# @0 A* {  b! W& W
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    9 j6 y) o* ?% s+ b+ M2 e
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    8 t& o9 e" D2 Q: _8 w) J4 O8 x
26. }

复制代码

: `# Q" F( ^: s! S- U3 _8 ^! H
- e: p! J* A' \- iiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html