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

5 Z4 Y, T/ y7 k, I7 T2 Z1 a
3 g" n) R; w7 Q! p

* x  n3 n$ p( @" v+ B! U

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
& H. P3 G. u! V- P) i

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。

5 f6 u5 U. R6 ^7 Z3 J+ X' O

' C! u- X4 Q: a/ e5 z7 e3 c( Q( y

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   * a; @7 y" c4 U+ u0 c
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
     p' L! }- @# V
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * _, J' P+ l! u! Z4 U( k/ R9 F3 r
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   6 u" V9 l% n4 ?. v6 h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   5 q/ m) B2 g( M. {3 {  s6 E1 n
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( {/ s( ~, W% u: u* b) t
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      G5 [. W0 G0 b8 q! y% I2 K
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 v# ~& K- Y9 m( z. m
13.             return -1;
    5 Z3 j( Q+ x9 J! P% U
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; Y* Z( C7 `/ P, i
17.     {
    ( }8 ~+ Q" D9 b! ?7 E: o
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' ~2 q8 W" ]9 c4 _# b2 e5 x
19.     }
    , U, h! Z( D5 u" Z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * P6 n  H. e6 i1 i1 v- A& E
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! H4 N. T. ^! j" G* w: r5 E6 s
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    1 e& t+ S4 u1 ^
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 E& I! [% Q4 C/ k; h+ W- M$ q
27.     {
    $ B: f4 T, Y: m5 B
28.             printf("Listen failed!\n");
    - {! n2 [, I9 P% o4 T9 J0 ~- ?8 |
29.             return -1;
    
30.     }
    4 M: b( e5 o/ H: @$ V
31.     return 0;
    * u/ b) W; }8 G  S! Q! x
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)
   " z, c! x) P* z' }' [
3. {
   : @' f" {3 Q/ q- I4 v/ s5 s  T
4. 。。。
   * u- ^- m) g2 Q5 j- |& n$ L
5. while(1)
   
6. {
   0 n3 K# _- E8 w% {3 B
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % w, g; I4 W/ n+ |
9.     。。。
   8 M3 Q; v2 X% L+ c6 t! e
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 Z# u2 G9 [9 k1 v) B0 C
11. }
    * O6 j5 X* C( U& ^' b4 ~, Q
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);
   4 ]* q* Z! B4 Z9 j
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   . C$ v" k9 y& v" Z( T+ J* p
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 j( W  ]6 b; d  i* x& K2 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. {
   % Y: S1 }  {1 p& |8 O+ k, `
5. ...
   # T' a! F9 J, f+ N9 B% l0 N
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);
   % E" g$ K1 T0 M/ x
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    7 `2 W2 U+ Q6 ]: m
11.     while(1)
    7 @2 F) H9 n# @2 M* P+ R. c
12.     {
    ) ~; G! y$ m; ^2 a) B9 k' u; j
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 T( ^/ F0 P4 [2 Y% [
14. ...
    + [. X& |& i7 N4 Q& U. g
15.     }
    5 Z5 Q( p5 V* z7 t% e- o" V" O+ x
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;">
   , R+ t' T2 |6 n9 {0 U' j% ]4 P
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"
   ' `- k9 |5 p+ V  R3 d, W
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 \
    . H. u. U5 r+ h
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    " a6 p# y0 y+ B9 i/ y$ V  K" v/ c
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : E5 \2 F6 x' [$ K) F/ d
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 E' P7 a, K: q+ w. ]* b
15.     {
    
16.         free(frame);
    & [7 j- X3 M5 X2 t, z
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 g  n9 M1 `% ^- ]
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)
   ; {# H: c; f( e
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! o. X$ a9 ]3 ~; |" |9 G0 R; Y3 q
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：
( s* k6 a+ D# I( t7 S( a

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.     {
   % F/ \9 g" N! u9 c. P
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   # M) o4 _' _7 A8 y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / z" z. ?" `: ]* d, p2 w$ y
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ! |3 D3 V1 \, |1 R  D5 r' V
14. }

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+ q/ C7 B: a- k# ^4 f
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/ j2 @+ X! b5 Y7 h; t5 m7 z

1. while(fend > 0)
   . o0 B6 X6 e+ ]+ X6 |9 |! r" z
2. {
     {1 C; n+ @  [( c  r' ~+ o
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ a. K( \) K/ Z3 C! B+ K
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 u- ]: Q; V$ J/ v, ^9 K( {
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) ?1 R& ^" V  _# B( y' V% }9 j6 V
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   # Z5 v. r) g- X
9. }
   . m, I  l% d5 A' x, l0 i
10. else
    6 o! n" v  F' r! C, i3 A* {
11. {
    $ i- [8 H0 x! f, B' M$ L
12. picture.length = fend;
    " s9 w! N% u8 @
13. picture.fin = 1;
    . L: ?! L5 B. ^
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 y0 Y7 w; R4 |7 o0 r! m
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    " Y9 \. r8 {/ V
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 @0 l" J# W7 x( N2 i
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( E5 u+ A: k3 V7 k
25. }
      A* H+ E! o6 X! }' f/ K2 F
26. }

复制代码

% F& m1 }8 s4 g8 W8 _4 }

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