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

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。

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. {
   2 M5 q+ J) D; p
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ( u# E2 w% ?; ^$ G1 h0 k4 C4 G' T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   0 V# V# L$ G  @6 ?' _  O% O
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + |8 F7 y* `0 b* v- K2 e; k& l
9.     int ret;
   # |1 y8 E6 {. y* \$ k
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    " P2 Q6 G9 H! L8 A: G( g( P* Y  {; s
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 c6 h; v3 G& f5 V/ {, x- d
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ( g9 s9 m4 s. \5 r. e& C4 s
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    1 l+ `6 U( @3 b+ W1 m3 O/ J6 w
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 G  `  p+ B' W" O* F6 W' }
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' e0 \- [- P  {: ]' X9 ~, a
24.             return -1;
    7 U8 F( M) N7 f3 `. y% d
25.     }
    2 P( I: c2 ?! u; _2 R
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
      ^1 P! O2 w# \( h' R
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 m, ]2 F" `$ z$ y0 ^
30.     }
    
31.     return 0;
    2 u. d. z( u& b6 a/ ^0 l5 `* g! M
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);
   " d8 y, s( b+ i9 K5 T
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ! K; g( m5 y" G# ^
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
     S* F% ]1 V  l2 N) D3 {! L2 \* S
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);
    . W! Y) s) i* I! G
11. }
    % V9 p0 q+ K* e
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;
   9 H& d8 |! A: ]/ Z) P9 t
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! d4 g' |; W, U! h% Z, ]
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % n" [7 q& W0 [7 U8 S( H
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % K* |. Q2 D1 X7 Z- w* @. I
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. {
   
5. ...
   7 z1 b, L8 O2 I! b: E6 m: x
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.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    3 |$ x$ m5 k# e; T$ K$ G8 ~
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ e3 R2 ^3 g& u! |' c/ r
14. ...
    6 J3 E7 i; m( A7 G
15.     }
    
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" \
   8 A0 N' L8 d& U) u+ T
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     g' k2 m3 k0 k, k
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 L7 z. u7 x( C+ b
10.             STD_HEADER \
    7 N3 R) C9 Z! q9 K+ |* |
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
      g! e: ^) C* S: n
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - z# Q1 ]2 {& x0 V( n' W# N
15.     {
    0 b' {) l$ d) ~. U. L
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" \
   ) ~5 N! {3 m9 C* F( P* a/ t8 v
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   8 f$ P. ~! \- T8 n8 h) W, w
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) K; A& O, U6 L$ c3 |! L
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + t; X7 H$ U1 {2 a
8.         printf("sending frame\n");
   # e+ k' y* D9 A" F5 y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " e6 O/ C8 ~& Z7 N' q9 X, g, ~1 |' P
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - ~' d7 B  [& H/ ?2 J
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * B; b+ U; w3 w0 B% O: H
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. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 K8 Y8 ^$ v' U' c5 z( D
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   . n8 S. k" i$ @8 ?9 z
5.     {
   + _( ~1 {9 K4 W! v
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);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; m" }) o& w- b/ F4 y" _
13.     return 0;
    
14. }

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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：
/ b- H" q) G/ |
$ l6 x4 D" X+ H, W& t5 y' [3 {

1. while(fend > 0)
   3 ?: ^) A7 E9 x; H
2. {
   0 b5 Z* m; T, x" `  W* h
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 W* h2 J5 x/ V" }9 @* o7 o
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ J8 Z5 p3 M7 S1 ~+ e- m- f
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   4 Y8 y2 H" F% r
9. }
   
10. else
    5 _5 G/ s; F8 m: `2 |0 K: J* ?' @1 T
11. {
    ( V( Y* @  o" r6 J& }
12. picture.length = fend;
    6 N0 [% n' ?- G+ I/ R
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ A6 l7 O7 K. d/ F! o' Z9 j8 E( @7 `6 G
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    : m. d8 I% n7 g' J  G; O
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / f/ `- u/ K# D) e0 \
20. return -1;
    
21. }
    4 n7 A; R! q; U. O0 {  `
22. else
    
23. {
    ! a7 E0 L/ k+ a5 G
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

# q2 _# C7 o) Y6 k

9 @* S0 s. L! a& Q; ]
6 [! L) `0 R1 GiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html