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

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9 q' l+ i- s0 [, J# w) p2 F) j- _

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
# r/ D; s) ]! S" _

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
6 P7 w, O3 Q3 i% k6 t% y) z5 a

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. {
   * @8 e4 L- n5 D. ?
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     Z* v/ C: X% o; ^5 d' o
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " t% C: Y' k1 t0 j# Y4 }2 T
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   + k5 Y2 N4 b3 q* `* O/ Y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    1 W: _# i4 M* N9 L1 J) o# @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    7 ~. b0 b2 h# V% z: X7 f- W: B6 J. M- B
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / _% D  b% u# P+ N. u, L( @
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    + r( X# c. @/ ~) T
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    & G1 ?  M  w. Y; c6 D
24.             return -1;
    2 B# D. o1 ]$ I4 }2 b" N6 s$ B
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    & Y6 M, U- j8 a4 N; e0 b2 r
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
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);
    
11. }
    5 r- O) G' [# X( `2 n* f4 f/ o
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);
   3 S6 J- }! [7 |. M' P/ ?+ o
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   1 }* x  b# Q7 p
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;
   - z4 m3 ^6 D( c9 r
3. int main(int argc, char* argv[])
   " Q& u- ?6 L! d; G6 i
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   1 O( z/ s5 H1 V0 Y& x
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.     {
    % d7 }% S1 F' C( g# r) G
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! [( S5 o+ W( y! u/ Q% P2 ?5 N
14. ...
    
15.     }
    3 U9 e5 q1 z& }8 M0 C# e1 s: E
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   % h, M  i4 d. O. w, v
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' B6 ]) L) A6 X7 [
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    6 e, H6 i5 m3 O& b9 d) e6 v1 w# K
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & t/ s3 a6 n9 w1 C
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + i2 N! J2 N+ Q% z# s" I( m- R+ b
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ w' ~' _' j0 c1 i
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    9 g  i. x' S6 v& O1 e8 ?
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" \
   : B0 v! O2 I. S- B
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ! }; q$ k* r# H! N# ]- d
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " \7 g" i+ C3 S! }6 \
7.             break;
   $ U1 q8 w: L3 l: C0 L! u8 u5 g" l
8.         printf("sending frame\n");
     i, \6 }8 p0 Z" M1 X' r* {  f
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . J9 C$ b7 l- v# [. ?- @
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>

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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。

- E! y' u! w  g  q- ~

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* l0 L' ~( u" U8 b- ^3 \9 }

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   6 _! x5 k$ @  _, H5 V2 V* A
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - K$ W/ K- T" h5 m3 n! I! ?8 p
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   6 L3 G. G5 |, d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   5 C# K- G% X# U1 ?8 m
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     g; s1 j8 f% O9 |9 Q& S+ L
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " g' t. {3 o2 m4 v' a3 \8 |+ H6 }$ t" k
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " P. {" e: g6 R
13.     return 0;
    4 Z% J; L' ]0 G1 q
14. }

复制代码

3 d4 r1 U1 U7 @" N& w
5 @9 N" q3 u$ l- o* p! y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：


4 s8 ?: c6 y: s

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " S: F3 }; n: x8 I
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % r) M$ Q$ [+ _& F
6. {
   ) m# x$ E9 F$ M0 h; Y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + r1 E* N. L  y% M# N
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    * x- s+ E9 ^3 ^% y- J) g6 G) e
11. {
    ; d; @0 G/ {8 @2 i, l
12. picture.length = fend;
    5 r5 D, a1 x3 I2 f" B! s, b
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    9 X  I5 G$ S9 E0 E6 v& X
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + X) F* `0 d4 j! ^: {
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    3 c' ~) {/ c5 @; `  Z
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    5 e9 ?) o+ u( \* A
21. }
    
22. else
    
23. {
    7 t1 e! A# i, O0 z- g) e% ^
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

# N: K3 U3 J( ?# @2 q
1 z# I) P1 ~! z- d2 M$ KiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html