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

( d* a& k* s9 _  t; G3 d  Y

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
+ g. N# w3 E$ I
; S' l" u& y' q; f6 Y" x$ G0 {) k

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。

3 V* t& e' q. v2 m4 N& f6 k# y$ I

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
; L6 u7 P1 n/ \; i+ U$ V

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)
   % E  X: v. E8 m. E& Q9 x6 m6 L
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 s) n* g$ I# L: Z9 _9 F2 P# S
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " h& s; k8 ~: c, m  N, e. z  t2 v
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   + T" c, c0 ?6 h( f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   # p% j. o1 c8 V) w
9.     int ret;
   % k% p# ?3 K) [  C# [( c
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    / V4 O5 v9 n% p+ K% P1 f9 b" c, @
14.         }
    0 F$ V" z# g) A8 ?" v! S3 P
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    9 g) O2 [% v9 \. Z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    0 c# B3 M0 \$ [! U$ }( E
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    : M- X0 H" }4 M7 f. y2 g/ a+ k
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    0 T# H; m' S  h% S9 [: ^- v- w
30.     }
    7 G9 {0 w$ R& f- z+ X& d) G, X
31.     return 0;
    6 E& K: }/ r0 l5 Z4 U! b$ R
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. {
   # B+ V  ~* A2 g/ e& f( A- ]/ `! v
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);
    * E% W% L' ?2 s( X6 M, \
11. }
    # |" y" w* K# o& B( ^, O: T
12. 。。。
    ; ]1 W  t4 Y/ `3 J6 n
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);
   ' L: b* b0 d/ K/ V  C: m% ^
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ) N; P% }/ x5 E$ T. s* @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - a$ T  u* w: R+ ]
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 P* M8 i& S1 @& S- G
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. {
   
5. ...
   5 b: }1 I) g+ E; G
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . G% N) Y% R+ Z; h
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   / Z" S  r! |2 x# u' [3 w& W
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    . h2 i/ `7 ^: K, r1 w
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " D1 f' y, \7 q: Y6 `
14. ...
    
15.     }
    
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" \
   $ [( X, |6 O) J; s& ?
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" \
   ( ^  T6 M& f' q9 ?8 \9 s4 ~5 \! \0 b
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 q& g' z5 |' _% m
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) r5 h* X( z5 @) I3 I) Q5 g3 u" G4 c9 t
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 G0 R4 D% f* K2 ?6 [  |$ t
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % Y1 \' c( k+ ~- u; a
10.             STD_HEADER \
    : T$ [+ d6 e6 l  }; Q
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    5 B! ]+ U, K' q) o) x3 m9 q
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 K+ l4 f; u$ I' i  O
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! ?* D- A! r# s8 B% g
15.     {
    . E! B4 u+ Y/ E0 J& o) |! Y- h, N( J
16.         free(frame);
    
17.         return;
    9 P! t3 F: @! t% L. }! U
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" \
   ! b; s- s( L# v2 r5 w+ C2 }
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   5 k; p. U9 J5 Q# i2 m, @
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");
   # M% o! D* a8 M+ S
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   . o( B2 b" I1 g0 V
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    9 @0 O: @9 F* Q9 A$ p
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / h6 L5 g8 O/ p$ m
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' e. g1 g* j4 N# B! ^
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   . B; p$ I: ~* }5 ~
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & z+ H# g  y& ]  B" ~, q
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ! U& ]0 e' V/ Z! Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 k% H/ e& }9 K  I. v
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) T) v/ [% S" T7 m6 b- B9 z
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    5 W$ W( a: o2 E
14. }

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( g5 Y+ X8 n% H# a1 z$ e
1 k8 M6 X& Z9 M& ~5 S) U1 q& j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：

" l5 w& R. i. `- i

1. while(fend > 0)
   6 A; T+ C5 u& E0 m1 Y1 V0 Z
2. {
   % [2 ~- D4 j: w$ u- q0 c# w, H
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; B" K. J" S  B5 L
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   # ?2 k- T4 t8 I, \" K' _% m/ i
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; W0 X7 k% [4 L: }. f
6. {
   1 C8 g8 D/ i; b) }+ Z0 n
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; b! D& I3 X% p1 N
17. if(sendbytes == -1)
      P2 ^7 Y! r- \% Q% ]" z) ?
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 h# \/ }# z3 p" L
20. return -1;
    9 n, g6 G% Q8 o1 h2 Y
21. }
    5 W' g6 e0 K; p" E) u
22. else
    ( d) l/ V+ M& A! f2 H, ^
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 P/ X& S. e3 }. j- j$ s& j
25. }
    
26. }

复制代码

4 A6 z. g  s! j) ]6 R
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html