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。

; ]6 x9 @' Q5 I2 j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)
   6 l4 S# O% w5 M  c
2. {
   . E0 _" V% j: n, B- p
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   $ R) H( S9 W+ [
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   0 q1 |3 B; W0 h0 Z: T) f) d
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   - q, p% ?" b1 [4 S' o- l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % {0 c" Q" g# P
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    . K3 c) |" n: c$ o, s4 Z! ]
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    " k% j0 {* t1 L8 K6 P/ C
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    2 @7 ?1 C% W6 Q. j' i( r
25.     }
    5 b3 B  j9 K" ^- u8 X# Z: z
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ) L' g6 \! S! o0 O9 ]" z2 U, y
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ B0 X) n- _, z5 l
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    * C6 q. W  d$ A. B
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. {
   : u4 m! l& i3 Y8 q
4. 。。。
   
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");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - _! Z2 f$ Q7 ]
11. }
    8 y) {# Z. r- A
12. 。。。
    & }- x0 c/ E1 E/ B0 w
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;
   - c& i* R" n, E' l: e
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + j0 k( g6 [+ O  g, I* x3 F
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 S/ x' ^: o4 h; ?6 k8 o* V; l& S$ g
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;
   " H" @) g0 `- Q0 m# w/ @  ~
2. pthread_cond_t pct;
   % @' K% d+ n3 ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' s: C' @' V+ u0 w
4. {
   
5. ...
   5 u0 f! ]% \; S6 f: K! K* ]
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)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    $ l' m+ l0 ^$ o* o+ }5 H
15.     }
    
16. ...
    ; l4 l0 K: j# U, b* @, {. W  X3 t" A
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
     A) Q8 K" W2 g! j
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   3 S2 ]7 j# n  [8 [+ o. @
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"
   5 t4 q0 n3 }% F" I5 I
7.     printf("preparing header\n");
   5 q+ m# X5 U  N' l8 U% g% k" `
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 A1 v- Q2 v0 m2 \. D9 ~* O: c; d* P
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    % {* d) O! j0 o6 P
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + y" G4 f/ O2 P6 d
12.             "\r\n" \
    5 l# j# V3 u, K( C! S
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ |" t9 {- f) o* j8 L7 I8 ^; W: C
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / ~5 D! g1 R, V2 ]. R2 ?
15.     {
    9 x: n$ b; H) Q2 U1 K
16.         free(frame);
    1 a7 I( D* n. d+ W
17.         return;
    ' ^3 T  F6 S/ v, 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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   . s' b0 c* Y  |' U3 ^
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)
   0 t2 j% O+ A$ \3 R+ J, v+ G7 v; g4 d
7.             break;
   0 v9 v9 b8 C$ b: _
8.         printf("sending frame\n");
   ( c; @: g( F- y3 N8 K* g( Q
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) W5 ~# H, D' D: O3 A! L* ~
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 J# q2 p, x$ F5 M$ g  z/ D
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>

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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：
# H" v' i, a$ v0 l; x: i6 V2 h

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   # q& X6 ?) S; U0 m& C; ~- u1 _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   5 i2 V$ U  u# F; g7 s7 j1 J6 |
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   : W  `! |7 v4 x1 `
8.     }
   - W+ `' F, G4 }5 O& E1 r
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 h+ p5 ?0 P& @, c
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , Y  N! {' ?, w2 y# `6 x7 F' I, ^
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! ^% n* ?6 ~6 _% |3 Z" |
13.     return 0;
    + l4 i% X0 }$ ~
14. }

复制代码

4 g* X( s' c1 [! z" ^7 K: }
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：

2 y3 i. P" t0 D: {/ s  ]
, i& }" I3 i; w$ K  [$ K

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)
   4 C/ s+ V/ y3 g8 L. O  P
6. {
   , r0 |$ y: A. m# H+ f8 `
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 K8 V& D4 m2 U& @
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   1 b+ Z, w+ l- M" H' @$ h* x
10. else
    ; v+ f. G  @0 E* J% v8 m4 T6 w
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    / {9 H9 ?& r2 k& U! [6 W* T: a+ G
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 h0 u$ x9 b/ k. `$ i# [, [. Y* q
17. if(sendbytes == -1)
    2 M* e9 e  Y. J( ?
18. {
    8 f" N& G# W/ D; @; r& |
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 o4 M8 y& c: W4 G. \
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ' D+ e- \2 f- E# W
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + B: N5 A9 q* u& U2 m
25. }
    
26. }

复制代码

9 L* l% n4 o- K/ e3 f( _2 R# w
; C3 X8 j) z& U2 e8 Z. NiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html