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

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
* C5 s+ u0 J$ l" l5 ]: j
; V) L8 x. a+ N2 V

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。

/ p" ^. @4 B( ]

$ f1 ?4 Y/ V, l7 a: 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。

  
  8 t! Y& _# \0 @- M

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. {
   / l/ E/ i1 U+ j2 u5 I6 P2 L0 L
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 ]+ R9 a7 |/ ]9 _4 d3 R' n7 M
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * W) V1 L9 |! B, e; E" ]* n
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & H* h" Q5 t! F) j' i5 f$ t
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   8 a# h2 s2 z0 d. t2 H1 Z
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & S$ c9 h8 I  F5 t
11.         {
    3 U( t7 S" e9 w- d( M3 D
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 u3 _+ q' H+ _/ V% P* w/ b
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    4 f* I& R9 B% V- z& s& M
18.         printf("setsockopt error\n");
    * A% D: @# _0 \3 S1 |& u9 u. c! M& c
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    1 B, s$ S! \& Q9 G
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; s- \* Y. C  p( I2 m" D5 W
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , s* S1 g; e: K  y. C% i/ e
27.     {
    3 j" B* I4 w% ^$ {# p2 l4 ]& I
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   : [9 ?0 A! H, I
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ( X/ T1 u9 i& I6 F) X
4. 。。。
   ( U. m: R+ O) n) T; ^) }1 u
5. while(1)
   ( o. b7 |# T5 g5 L& T, p' W/ H
6. {
   ! y: A" V9 S/ U! c" t" D
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 f' }$ z8 H+ A: R) l& L! i6 {
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 r6 c5 c% F" A
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    - O4 G" F/ j4 d0 B$ I
12. 。。。
    # D$ o' I7 K; f. H) j' [  y/ P
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 E$ T" A. r4 ~! W; N9 {
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;
   ( J3 k4 A8 N- `# T. l
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 L" _( Z; Y" P, J
4. {
   
5. ...
   , D1 e& i! T8 p+ n& t# P
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);
   % f3 {/ ?+ H7 v! E% @6 I+ \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ' Z0 ~& |7 N5 u1 J/ v
12.     {
    3 ]8 k) K# n, }4 u5 L
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : G3 Y& [( q0 Q- d) S0 a; V+ q
14. ...
    : j2 I+ i5 M7 |# e4 F1 R
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   - J8 _/ N# E# G' X# q
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / ^  q7 r* i% [& A8 X
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 [( K& ~6 d1 a
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % Y" w$ y; V) A# |. X
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , k3 @; O* @! s: x4 H. I, O
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + ]; U+ e* z: B; b6 ~. K: U/ L
15.     {
    & q( E# c4 `: x. A) m& u0 w
16.         free(frame);
    6 v: ]* ]. G2 @% F: G
17.         return;
    + o( K3 N& U$ q1 x4 n. ?0 l7 z
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" \
   0 t4 \. I- m& D% `! ?* B
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 F/ L( i. B1 d- i
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 F( Y! U/ E% @
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 V6 A: a# v8 e+ i9 u1 v. `
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   2 @. V5 a" Z( h( k8 e
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");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # Z* I( T2 t( e# w$ a
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。

" s( V# Y' {) [. a" p二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
% k( }4 U0 k  R% O5 P9 G

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);
   ' B: Q) |( U) X% A; u, ]; X
4.     if(*socket_found == (~0))
   * }4 N  G% {" w6 g; ^, T3 O5 y  d
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   * ]. A* J4 t% g0 M! d
8.     }
   . P) D1 y3 w: M  [* g/ H
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 h; L+ U, q& C
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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# p$ E5 B; D1 Q/ p8 p" i
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：

& p- i0 H$ Y7 Q& d8 l  H) c
+ S. s0 c5 e5 k. W

1. while(fend > 0)
   2 N! \7 |1 m4 F5 L
2. {
   0 a& l( @5 f5 `* ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   + |- C  [* k, l6 O: Q! z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ) @8 C& m* D6 ~* S, V
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # p$ J0 k6 L( |! Z* O
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 y; d/ Q6 [6 S
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   $ i% I( b6 C" L8 D- B8 u" n
10. else
    - ?! v. L, b; G* j" d1 }. G. a
11. {
    3 Z' Z0 _  ~6 l
12. picture.length = fend;
    $ A! o0 ]3 z5 [/ v: [" k- [
13. picture.fin = 1;
    * A% \" |; ~3 A. v( o
14. }
    % o7 m4 N' g. c6 b0 d$ z
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " }* d9 G. x! W9 E. |0 w; m
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! `6 b& m0 `: ]0 A8 W
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    " G& M9 z. K* j, y" D' t$ c
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ) `4 i; J( X" g; `. U: u) s
21. }
    9 G7 w& `5 ], j$ e7 f0 l% w
22. else
    
23. {
    ) N' C: i8 d0 Q# E3 Y. E
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - `( Y/ w1 _# V8 e- Y
26. }

复制代码

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