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

# p7 H0 k0 F) {6 Y, n( Q* 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
5 G/ D( j9 u9 N; D# ^& [

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。

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。

  
  : u5 n% I. Z0 O' H2 G

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。

  t/ @/ U' X$ Z6 r) A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)
   1 q: f8 a# h  _
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   5 \# h$ J8 v3 |1 y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
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)
    ' M# t) G; |. |, p: ^+ ~2 n8 E
11.         {
    ; h5 w& P8 h/ x% h, M9 _+ G) q: X
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 z: t% |& M5 b. L; ]( j: d/ u+ x4 j
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    " g" C' H: `" y( }; K* t$ ~$ q3 T
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % @* I1 i' r9 M: u/ E7 B0 |) ^
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ; B+ h9 _' R& h8 f
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);
   5 Z, ~5 p9 K3 G$ f3 F: G
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ( G* q* v9 ]( k* S/ R- Z
5. while(1)
   
6. {
   , ]6 D# c2 `% F0 `2 F
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 D2 F# R: Q: [; S
9.     。。。
   ) E' f7 t2 |9 W% A5 P6 E
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    2 _$ z3 K9 w4 x
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);
   * i. {# H) l% I( v9 S  K" M
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ) b" O* [/ S& R1 P. l, `0 a
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + _4 e7 j. ^$ v5 f& H& j
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) Y/ W2 A0 l$ J1 v
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;
     F) F. l# L, E
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / j9 j) H5 u7 s- S
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & T" W2 K8 F( I8 Q# l
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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. ...
    . K4 l, Z3 y  y; A( H8 D
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / q/ W+ t4 E1 H% D0 R
14. ...
    
15.     }
    & h4 J  O8 D% @+ q$ g
16. ...
    - c* x/ o$ p7 o+ n7 X& P. x
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" \
   ) ^' g; W/ l( U  ~$ X
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   % R; E4 D; [9 o6 b- y4 L, r
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   8 _# S" z0 m4 G. u# J: H# Y) `, w
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & z) a5 W; ?6 ~. z( `: S8 L
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    2 A+ X4 F6 I; h& d0 j$ k$ P
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ' @. I7 ]$ F  T9 E! P! R
17.         return;
    0 F& o, ]1 J/ p/ M  b/ r5 O
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" \
   " c8 e& p+ v5 k# y) i3 Q
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
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");
   ' x) j6 g0 @3 }, v
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   $ C" O3 J' q; P7 V$ y
7.             break;
   3 `  i. x% |% `# b* P1 e* s& @  [
8.         printf("sending frame\n");
   ' L7 X; c( F- F& X; i" c( X3 ]
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   - @4 O- E6 C2 Z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    $ T5 ^' Q" ?% S0 Z/ N
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % a4 \+ ?/ e5 K- E9 X4 T
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . T0 x' ]5 Q. X. d4 M) e
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。

7 ~! u$ G& p7 m

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
. [: N) G/ m5 e6 f

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   $ [0 ^$ P) P2 z  O! a
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 H4 W2 D3 d4 j
7.         return -1;
   
8.     }
   * Y  ^$ s/ D2 n5 @8 y2 Y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 d( W2 q, l& F0 n
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    * C- `/ c% J8 ~6 M, f0 _) \' i: w
14. }

复制代码

' v8 q0 w9 g( q9 H8 {' B+ t
/ U6 q& w! M# u2 X5 |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：

9 m3 ?8 X+ d0 ]; X! }

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; ]: o' ]5 g/ |, Y3 P. F
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 Z: S+ l% T0 C# S/ ~) a3 Z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   - ^# X6 m. @  @( e% K+ `# M
6. {
   + j( G6 Q  ~( M1 ^8 o* t
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
     F+ J. _3 r7 q
9. }
   6 j& H3 W1 _, |' X/ b, N' Q0 a
10. else
    / L& `  m' K& {' r* W3 i8 M1 n
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ' K5 c& I& Z/ f2 s! k4 U0 {' ~* X
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      M+ }* R8 M- X* R2 D
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 Q* |" t6 [& M: b2 o* Z4 L
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    * v6 b+ _% Y* w
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    & `5 U" \* R3 w7 j/ }8 @
22. else
    # a3 V  y* g0 o0 |: Y
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ( J0 G; P8 n5 y5 R; ^
26. }

复制代码

8 X1 O' `/ j; z6 Q9 Z7 k
& T: a3 W; W& I+ x) x

, ~! F/ ]: ^: z1 |
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html