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

1 R0 n/ w/ |3 j$ N9 b

* p( f' l0 e% O

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。

9 B/ i1 V. G( R

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。

  
  & U8 `8 z$ g# q

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)
   / F2 o; a9 p8 E1 g1 |& I% `" u0 X
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 r/ P2 t, d& I$ Z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + p* I/ }+ T3 i% B+ G9 [5 `; x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . ^8 C: N4 g" v# Z3 w+ D# c
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 Y( @# r' z  {2 m5 u7 x3 s" a
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . }5 o( K5 i; |3 g3 w
9.     int ret;
   ( g0 [1 L& u! U7 p# G
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / z: I% h& C- \. p+ N0 S6 ^. w
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    # X5 b% T" p5 V
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    + d$ R, S6 F% S4 Z, P: n. `' c
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 S; `  q6 ]  D. J' @/ i
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    % t, U; t" H/ n8 j) x0 S* z
22.     {
    ! _+ I+ o; ]' [- X9 w
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    - i* [7 _/ U7 Y* X& W* y
25.     }
    " h9 h- s+ A- G3 k4 c/ l7 u
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & J  h+ `3 {$ ~: v. E2 w; C" X& B
28.             printf("Listen failed!\n");
    * c7 p0 l! Z+ v- ~- H, s  O8 O" T
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ) A. N% f5 A9 ]- H! 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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   . \! d7 `. C: V; N+ _
5. while(1)
   9 m5 N& g( u0 ^0 I( }0 ^) y
6. {
   ) J2 a+ ?: U: j( Y( q7 ?( F
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & a. i, ?: \' \/ m! u5 O' W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 o+ S8 T, z+ {  B6 K' c0 c& b
9.     。。。
   * y! V! ]- e, ~. l9 h/ [/ H' _! w
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
      {+ Z" T) e7 Q8 c' _1 U) N. E
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);
   4 A! ]$ B' R+ b" Q) D
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   & k" T# W# r2 T3 v, N
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 v' O2 b, H. G, @
4. {
   
5. ...
   2 Q. H  L2 s: r& |( O+ g! d
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ d. d. T( U8 b8 o9 C
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ! w7 i, z4 G0 `) F& L
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " Z0 Q) ^, V0 Z- K! ^, ~) H( w& |
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ' D" B" g$ Q$ t3 m+ d2 Y
12.     {
    7 m" A" b, U$ o" |. B: w
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    % p, E; c7 G5 I9 w( B, J
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;">
   ' M1 q) P! y3 z+ B- `2 q' b* ~
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" \
   7 h- k7 T6 I4 a: R& E
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" \
   . B$ K+ ~* o; S8 k: ~7 x
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   2 l9 X5 u4 W1 ?0 l, n! P$ X
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! P5 _4 Q; f! _/ v7 V" A$ |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # d8 h2 C8 H7 U$ g& o! W
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; y1 u$ \& o" f5 s# W
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" \
   ; a  x$ j# c$ v) C; @6 a& q
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)
   - u! C4 N; Z% H: r
7.             break;
   8 y, S5 O' }9 ~7 Q
8.         printf("sending frame\n");
   * T; h: ?% Y: L) J/ v
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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>

复制代码

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。

3 i0 c  O. D% h) e9 o# \& @8 |

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" S+ j5 m# A$ L6 f

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 U$ w4 b5 _  s$ t- G" b4 F
5.     {
   # S2 ?. O) J7 H( F: l1 b! t" n
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; y- _# P; Q* H, e  ?4 ]
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , @$ w- l5 D# |/ S* ~3 X2 u
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 |. C+ a; s3 U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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" g% w1 i0 T9 t1 b5 m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：
6 ~: W; g9 a) P* ?

1. while(fend > 0)
     t' Y1 \, u2 V, s8 z$ Z
2. {
   $ m9 U/ a  u* d
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   . M7 ]5 t3 r% L0 S
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 c/ X. r& t2 m0 j; p
6. {
   ) G! D. @- p2 O
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   6 j: F' f! l: Z: B4 ]/ S
9. }
   
10. else
    6 F/ l' l( _4 x9 s- d0 d4 v. Q; E5 Q
11. {
      E2 M2 o) R% ^& W: W' {  \* J
12. picture.length = fend;
    ; ^" G0 i- y3 s  S# `
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    * S# c7 b- A1 G* V: g. n
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( Y; I, t  x! K) F7 V+ n
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    & e5 t+ Z& n- [! N, C4 i6 K
18. {
    ! J2 @: S& D9 k, V, o& a
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    6 `. X. a3 r( c; _5 D
21. }
    6 m' b/ Q0 r* T. g/ M' c8 r
22. else
    / x# k" j2 P3 |; o- E
23. {
    ! y" G- [1 k* J+ U. x
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 S/ F! e4 b0 r- d9 f3 e7 v8 Q. b( d* p
25. }
    
26. }

复制代码

, ?' O4 }! _5 L$ [0 o8 K

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