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

9 Y! I/ M, _, P! }- R4 T

/ o3 c0 X+ Z  ~5 G

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
- U. o! _* m" S: G9 x
2 U! T- I5 p! L& L) Z

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。

7 J8 Y& ^$ `- r: P( C1 S" e' Q" N

* D0 d" v. a0 F& s

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。

. U. W% A: j( G+ y* 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)
   2 t1 p' h  \3 v& s8 A8 N( |
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , i+ I- }" `, K( K
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' M! H2 z0 B/ T3 c! q6 H
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 j! F  J0 M+ P% U& n* c( M1 H' n
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' w3 G9 p  r( I9 H; ~' }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 i; d5 v- t! m6 n
9.     int ret;
   ! e% f' u8 r5 U& Z2 z
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 X  D& C: ~1 \9 q3 R/ K
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! p$ }- W0 `& s* P
13.             return -1;
    
14.         }
    + ^9 u5 O5 K8 J8 q# A5 v
15.     int on = 1;
    : Y8 g* B3 A8 U& f& g
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    & @0 M: `* y- m5 c
18.         printf("setsockopt error\n");
    # Y; S0 g7 B; c/ t- E6 y' X
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , S! H+ q- V+ Q9 f# {5 [) d- A: v
21.     if(ret == -1)
    8 A* Q: f2 O4 D2 b! `" C! G7 G
22.     {
      p4 j' h4 q; N4 ^- E3 @! L5 B
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    , n( n2 z4 _( \1 [& J+ f
25.     }
    - T2 X. X% ~5 o9 p$ l9 r
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 p0 D/ P4 }4 \! M9 f# w
29.             return -1;
    / A9 a7 ?' e8 n: T" Y& ^/ N8 o  V
30.     }
    8 K9 X: T6 s1 t& {+ d6 B9 H3 \
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);
   ( A& k1 x. }6 D  I) ^5 V
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   7 c) J* M7 w, t( y7 s
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   5 s1 L+ S: `9 P6 c( `
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , ?( X* w/ ~  z( E9 O
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 M. z, j9 H0 @5 Z/ H
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 s: w  U' u/ I2 l- q9 q+ q
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   & S% |. W8 w5 B* T( i/ d( i
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * l/ v. Z! b5 P3 G
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);
   : ?( W! I' c3 D
10. ...
    
11.     while(1)
    % \! H( Q& [( q: t$ d
12.     {
    % a3 T  d' h+ Y: O4 h
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    $ n/ n. T6 [# q: K
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" \
   
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" \
   2 R7 }9 u1 y/ p4 z2 a1 ~! s
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   7 r( |# Z4 F5 ~. w8 e; }) d
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . y6 D& ]/ I) N+ b( n4 _/ J
7.     printf("preparing header\n");
   1 P! Z. c, |7 i% B& J) N4 ?9 I  i
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / F8 O6 {8 m. _1 D& `5 v
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 F! ?/ p- i8 A
10.             STD_HEADER \
    ' j9 w5 x! A. E1 d
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + \  ]* j& Y, U8 }
12.             "\r\n" \
    5 x! b; |# C0 n4 S& M  t
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; ?2 O: d- K5 g$ s/ K, O. q9 ]
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / w! G9 r8 J0 ?- i$ ?
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    / Q: r  e: V9 H. I, n# Y: a  `
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" \
   $ o4 ~8 p+ b! ?7 y/ M
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % ?0 g& z2 `" s
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ) l3 k  M; a; M3 H9 i% w
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   : S" r+ [. T; O
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   5 I! @) k: z5 F. n2 R
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 m* S% [$ L- |
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % q7 v- I; f7 k. }& T+ j* P- U
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。

; s4 e& @3 D. G

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
% C5 H6 X6 f4 N

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   4 R8 Q* Y$ o% U' M* U
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; @1 M3 q5 L+ m2 g
4.     if(*socket_found == (~0))
     ?& T0 \( \. R- K* E2 Q
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   7 p4 R1 L" t# M3 l/ o1 p
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 n2 m: V2 y" ~& n6 h: F. c( e( I
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) F7 |2 x5 R  \' v8 O9 p9 F$ w2 c
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & }* T: B1 c5 \& s$ O
14. }

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9 x2 o7 e4 W- b7 V7 b" P
2 [+ g# R1 s- a$ ^8 `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：
$ z% n: {2 Q: j" H( i# v  I
4 r, \; }4 H# G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . i  Y+ k: {& n  k- p! F" ^3 u
6. {
   9 A7 Z6 x' j9 T2 ]+ F7 n4 J
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    , {4 K3 n; a1 Q( d2 ]4 h
11. {
    3 o2 i1 |% T. z. B( L: @  ?& m3 K! v+ ~
12. picture.length = fend;
    
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);
    " Z9 u% @3 J* b; d, _0 L
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    # y5 R- b) _2 q5 [
22. else
    
23. {
    0 H7 ]; J8 j2 }( S; p6 |% b' G* ]
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    + K' [' ]- A- `# l
26. }

复制代码

) P! c! B4 _* N+ t9 E2 v
& ^3 j, d8 w) c- U7 K" g

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