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

1 j/ V9 p9 r# M  _7 r/ y

" r" u2 _0 {+ H# U  c* \

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

) I) V5 l. N0 o* y/ t, s$ F4 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。

4 z5 A2 U9 `* b% P& k( F9 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。

3 N" e0 T( ~0 U4 f一、HTTP网页服务器
, B; j/ }- }# 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)
   
2. {
   4 k; ^' r: O  r0 N# U' H2 m$ r
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   : W" m5 v& v% P# k( S- J/ [4 A
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / w4 P* S+ s; w2 {, s+ C
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! j2 [  k- W* R* ]( @
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 ?9 h8 J7 u0 C9 Y! X0 `
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 i. i7 z% q! y# H. d
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % E# h4 ?! z% T$ u. a! `5 F
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 ~9 ^( B; R3 E! h
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / b$ L! ~9 m8 R8 d4 o
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / o6 o% ~  O& }
21.     if(ret == -1)
    : M8 d9 h4 u: S3 h
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; b( l. x, Q+ w$ I9 }5 o/ H
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    / R6 ]$ _7 i" E
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 `( e1 J2 ~- [2 K/ r0 J& J
29.             return -1;
    # G! P+ ^# L* B& P  P8 D4 s, O$ i, m; h) L
30.     }
    " m: `# P8 e4 j' A+ U9 u
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);
   ; P0 j9 d8 X( X4 S
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   * F" v: m4 b0 I0 [$ o$ C6 ~0 ~
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ; l( M. r7 H/ G2 s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & B  W  X0 V) }( `9 I
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; [0 J+ k/ O) `  @$ C0 S' `
11. }
    0 P: G4 `' E1 S: y/ ^0 Z* T
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   9 Q+ F- F2 u0 C9 q/ O' I" ^
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 u  q9 k; A/ g! F$ C9 [3 c
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + ?, }9 ?( `: n8 p( D1 _5 X5 h
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[])
   , t! i; `& w% D3 D  r
4. {
   ; n0 z- m4 U" c+ d+ I
5. ...
   6 x3 B' P5 b; B6 T) ^
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ( X; J: e  F" s6 D* I
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);
   % S! U: k5 {; }
10. ...
    
11.     while(1)
    % `' y9 F$ |8 y7 g' h: e( A5 C
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - q; u5 ]+ [' F0 Q
14. ...
    
15.     }
    ( J) N4 Q: S5 ?$ Z! o5 S
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" \
   8 }* Y2 l4 }  @& O9 U" X
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   - D$ K9 ~5 p0 d9 ]+ M+ k
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   0 u: l. N  E3 [1 s! q: B1 S8 Z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    5 h* q; z- |- T3 Q$ m0 i( K
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 I; P0 K; x3 u! c
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + @- z9 p& A' x% C8 c7 h1 V! M3 n
15.     {
    
16.         free(frame);
    ( d( e1 D  l# |, ]
17.         return;
    8 G5 j) s" @7 l3 m( b2 j
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" \
   / q/ B  E, \) a/ C3 @; Y( v
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( G0 M8 a7 g5 Q  @
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     @  \: r/ R, Y# L5 V9 M5 A# N
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
     t- o8 u: t; d; c; W, b- u2 r: z$ J
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    . Y) t4 ]# ^7 t
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / g4 T+ d( T9 E- `, G- A9 I
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 J: f5 @, l" F# V. w; S9 X3 J" i) b

  o1 K* @7 j, O( _* r+ Y( b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)
   / w. U/ g6 r  e
2. {
   ) B& P6 T# l$ n" u* k: S
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   * m( d3 U: z5 `* H& c
5.     {
   ; O/ c  Z1 v& m; P; W5 L  G5 s6 y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! L. }6 ?: t" g* S9 a$ a, c
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 _6 Z+ |+ k* @+ W4 {8 ?5 n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 u: X) k4 z1 L
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 B6 a- p2 B$ V2 D: F  @
13.     return 0;
    2 A" O2 p! T/ h3 X% r! |
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：

4 B; t' D4 J- P4 D4 K4 N

1. while(fend > 0)
   " o+ s; t% h; `% i( Q, Y# w% ~) T4 H" T8 E
2. {
   * }6 B* X, j$ h/ Q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( w: \8 P, j$ s6 p; p/ E
6. {
   % J0 F( M# c5 ^% [5 r9 \
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - G( A: ~% x3 O1 J2 e0 b
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   " E3 I4 Y  O5 S$ R' j
10. else
    
11. {
    2 p. o; P- B* t
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    : @! [/ ~+ c+ t- y6 A
14. }
    ' ?8 Q( R; B3 ^& T! w( x9 S2 u
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / B  z9 ^% y' C% j& P
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 v. l; s5 r6 V. W: E* u, A
17. if(sendbytes == -1)
    # R0 x+ f, M3 c4 h( Z7 A
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    8 J  S- T' Q! j8 z
22. else
    
23. {
    ) c" R9 K* h5 ~
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - v- y0 v0 U: X$ l! m/ b* `
25. }
    8 O2 }/ m- J2 e' y* m. W9 h
26. }

复制代码

: D' q; v4 S! j+ [1 b% A

1 [6 Q6 z$ y5 }# a$ P) CiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html