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

7 [0 }$ K1 S! U  q3 t% L

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
+ p* V0 M& b( W$ I( w' w
0 T9 Z# Z7 g- F! G0 x% n; 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。

2 j% M/ e4 u' r: U& e) b; J

3 y$ K2 T: V- Z0 _5 k, L' b* n2 @

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
( b! p! T2 \4 G& r: n6 F! J4 l

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)
   ) @# j2 a) m5 h; f% a
2. {
   6 T% w/ ]7 S7 o. f6 i" u
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , h) W, n5 A7 O" N$ v
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    % D+ N* w+ u% V: @  |, ^
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . }* F7 p1 W' X5 s! Z. y2 }
13.             return -1;
    , ?4 X/ u) J+ R  Y" _" I
14.         }
    # p* c7 q5 i1 h) ~& Y0 k" h
15.     int on = 1;
    ' @8 W6 k0 o- p$ k( g9 u
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 U- E! d' g: f, B  X- g+ h
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    " A6 L# }$ B1 J
19.     }
    5 q- ?" p. F8 b: i* Z* p. ]. b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ) d& q7 U2 A9 M4 b
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' [2 z& X" u- T
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 n+ w; W# G3 P( Y+ f$ @
29.             return -1;
    
30.     }
    
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 x& o& N. _( A4 {) g
6. {
   & j' i% N9 e3 g& C. u
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);
    ) V6 W* G. \7 H; C  z
11. }
    
12. 。。。
    $ A  R5 L) `4 O5 M
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . _0 J- e+ G2 x; D/ G
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + W1 a: _: W8 G$ p5 n
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 N. J$ J7 T; G7 ?
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[])
   9 z% v2 }* u# t9 \' @0 ?  n5 B$ u* E
4. {
   $ G* g! O7 a$ ~' `% g5 |# K
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   + `- j! Q- T1 n) J3 K9 r
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 H0 A) r4 a+ z$ c* R' {6 @$ X/ G
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. ...
    1 ~/ o3 E4 Q9 L6 t
11.     while(1)
    
12.     {
    # Z$ |: y$ r0 F2 x) `9 `0 z, G; q" X3 W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 q- a$ S7 o- i" z5 `
14. ...
    
15.     }
    & s0 j7 G! R  J- \$ p' Q& H
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;">
   9 t# Z+ v1 N/ o  @. Y7 S  _+ C( q
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" \
   ! b4 f& A2 _7 W
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   + Q3 u) g+ ]' a6 W4 B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) Y# g- k: n$ `: B" ]: Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   2 @' V; O" J4 `9 g
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   $ R1 H  t! A8 [; F4 x+ M' j* ~
10.             STD_HEADER \
    ' p5 z8 X' c/ g
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 K3 n' Z# z+ u& o5 q  v9 i. W3 u
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    & i8 ^. a" n+ o% O9 b
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" \
   , i" [2 `6 \$ O1 h) e  ]
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ f* t* m9 a2 F& @2 t5 q4 T2 L7 [
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + u& h9 F3 B1 H" E0 i0 h
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 X1 y8 Z1 B- w. ~% [
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。

1 t# O3 ~! e6 x% |9 G; y+ e

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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 t4 h, d7 R6 x8 R2 f
7.         return -1;
   , i, u1 a; T2 M) s. {4 }, p
8.     }
   % G  k! x/ r+ J; |  S" b
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % t' |4 f8 H# B2 `. n( d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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# N) f* L$ ]  l: ~# e; T
2 j1 D" l3 k+ m5 ]& [9 O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 t, J( n1 M/ h

1. while(fend > 0)
   % u0 w! r% p+ t0 C' T9 t
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , D9 |- f% I8 R" G9 F; b( I
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ F6 i" {9 a, O9 A- R
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 {, D# t/ k& B3 ?" Y9 s
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   1 n" o2 q' Y: E) u8 G6 s1 Z4 `
10. else
    * A- _' l, |# b2 @2 [# o
11. {
    7 Y0 H: i. {2 f8 j4 ~+ r5 ~
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    - Y2 T' M) L' z. s- ?( e
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    6 ]* H% q" b* g( r/ f  V
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    $ l) T  T( A" j% V  l5 [. A
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - W. y1 K! K& P& d, f6 U1 y
26. }

复制代码

+ f% J3 {) m* k) s) R  [
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