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

4 {% U) X4 U& r9 d

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
4 w0 `$ U/ Z; H* ?0 Z" R. P

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。

; R) P2 K' A) x5 E

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. {
   . G, p6 m! _4 [  I2 c5 K0 @/ I* N7 F2 ^
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' N7 {0 P# T! h, u
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 D7 o3 L+ {/ Y: U# O5 h0 B5 C: ^) |  P
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   8 Q2 F) C* ]8 C. Z: V! ~1 d4 P; n
9.     int ret;
   4 J# {  ^+ r! k: ~. U
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    8 ^4 ~) e7 @" `# G" O1 }5 K
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ U, I6 U- S; _1 X6 k$ Z
13.             return -1;
      l1 p2 L& K% A
14.         }
    % H, B# D3 e( f* R4 z
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' P; U& ]/ {. c/ W9 ^! Q
17.     {
    - Q0 n9 h9 l5 k8 X: E! x' L
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 k4 p6 y7 f( t
19.     }
    5 }+ |# ~7 n# w) s
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + Q7 Q( I' l8 Y4 W- k
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * s+ }% T$ X) X& p3 R' L
24.             return -1;
    5 a3 _. u6 J2 W% |
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( N& T- d+ m& r, A$ r
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    - X$ v* m! S2 }, e/ m  U; o
30.     }
    + M" v# z+ \# s6 v1 M; O
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);
   3 \& {" a+ q) \7 q* Z% i0 {( F" @
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   / X7 L6 L) o& N8 F
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");
   # W7 G9 \! d# N4 I; r6 l
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ( L3 w5 S7 v  d; O
11. }
    
12. 。。。
    : @- A$ H. A( E# c" T, R
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);
   5 S/ ^' p! ]. k, f0 R1 R8 L& ^
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 |+ x9 d: G3 p1 v+ t$ \
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : R& ~" B$ M! [( d5 P
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;
   8 z) _1 f0 F3 t* L  C/ K
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   3 q- X5 z: a& m# l5 q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & c" @& x, i: |+ X/ o
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; x! w6 j1 b, g) t8 |
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);
   8 }4 e# e) B. t' s* a
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    , {* Y7 ?! W1 Q8 F" @
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * f8 H! R' a) w8 ^+ `) N) s: ]5 W
14. ...
    
15.     }
    . C. o, R% N5 F
16. ...
    - y( s5 m  C0 I/ x, T' ~6 h4 N4 W: O
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;">
   % p: R) ?' }. w# ?! [! \$ W6 C
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 W$ p8 \2 Y* c) Q3 l% N2 [
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" \
   9 |7 y$ E/ e# W2 m! O: t, p& ~( x( Z' g
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   4 w$ A5 q" S+ l
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   # m* L: z8 U  h2 M
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 t; p2 o+ j  X" h
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    + H7 q: c2 e+ z6 i# z  d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 b9 K4 ?+ e. D5 E( K3 ?# x" T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    & O" J' g' d; ^" s
17.         return;
    8 W7 h5 p/ r# d0 Y
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" \
   + h5 d( {8 {3 k: I9 v! q/ I
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 D' d/ s$ c  u( Y( x
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 g! n0 d, ~3 l* S! s" j
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( X8 z; R- t& R3 |) E
7.             break;
   " Z) P( O9 N. _! J7 ?' n, c& N
8.         printf("sending frame\n");
   $ @! C3 q# U, n
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 y9 G! f7 E5 ^' j) K6 y/ a) w
10.             break;
    + D( Y* w0 J3 L: E2 ?  g  \
11.         printf("sending boundary\n");
    6 ?/ J$ E, D9 [6 M
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / V/ D8 |7 y& A6 u' J1 i) i
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。

" ?! g/ Y; a) ^& a, V

2 E7 X6 q3 k# ]+ {二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" w! B7 Y/ S5 R1 q& m: Y

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   0 D2 @1 e( A! p. ~
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   8 W4 B7 l# Z5 Y0 l. H- D- X  v) L# e
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   4 j9 F& u9 }  }6 X+ Q3 b. T
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * g& N4 T" I$ w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    . G/ y% A$ ^7 H/ \
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：

3 `5 O& ?$ ]: R+ i4 z8 O  m' f

1. while(fend > 0)
   & s/ P' x8 K' M! V
2. {
   4 \3 }# N) j# V  O, ^
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) q) w* [( C+ c/ h4 Q+ @
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 }- o/ S* |2 q3 d$ v8 H) F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ h0 {* \. V% d2 t6 _  x! ~2 A
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    % J% ?; C  R6 p8 p8 X
11. {
    1 S1 s1 @( b9 v8 @$ }
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 @4 u+ U! }& g0 k7 W, T6 [
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) Q# e7 L% Z0 u
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    3 ]+ ?+ S8 _0 T" S
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    6 M) A# T& N# e' T9 d: G& q
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; {; K" `0 s( @( q0 _  w2 D
25. }
    9 g' ~/ `8 `" R8 e" W+ G- L
26. }

复制代码

# W9 Y0 z7 O% q* t1 b. C
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html