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
$ X6 [+ ?7 J; K( Z
8 s- T6 Z3 Y8 [* f! Q% B

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。

  
  

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。

- {- C7 G! Q5 F8 R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)
   : L' ^) `. F# w: i- L
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
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);
   ( h* b" o1 K3 x* m0 b" ?
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * }+ l  Y3 W4 c) Q
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    . c, C% `7 w0 q
15.     int on = 1;
    % P$ Q7 ^7 C  O5 u( ?2 ~. t
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , I* W$ ?7 [  Z( @: P* ^
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    3 x8 @) ?+ Z  A4 B5 m
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    : |% f3 p. B1 t# i+ E% l
22.     {
    4 L: B% }! ~- q# g; P6 ]4 u6 h% J
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    7 `: G4 j% ?6 d: B4 F
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 b) V! V; _; j" Q5 q& H
27.     {
    0 `8 n/ S* a+ R7 n! ?" v, j  d
28.             printf("Listen failed!\n");
    / u. ]6 y" _4 x. Y( x
29.             return -1;
    2 M8 }7 |& X3 @5 h
30.     }
    ' D& i. @) g( C1 M; X
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);
   % F+ M0 P- Y+ z( z& m" z/ i
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   5 U+ v5 ~- a5 k
4. 。。。
   / F' x9 `2 Z/ U2 G$ s: i
5. while(1)
   4 K/ @. c4 ?7 r% |: k1 C- n- C/ m
6. {
   
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);
    
11. }
    
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);
   & e4 ?2 u" h1 k
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   * [0 |1 b. \9 Q& Z/ |2 p
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! s  b) s: K. u5 Z: v2 ~9 g, [4 U
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 O8 r& W1 ?0 N* ~; j
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[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : H& E4 k* U: P) T, t/ k* H8 x
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ( }) Q0 k: m0 e+ K
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ( a8 l9 P2 \! O- F) ?3 @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   + [0 `; ~  U) \" D
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ' e5 V+ ~6 Q. z2 n. o9 B1 w8 t( z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 L$ c2 |. v' h+ c
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 d% i' @" B  H$ {6 y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - S1 r7 {8 E* Z& Y+ i; K. e
15.     {
    & c; w; y" K8 |
16.         free(frame);
    6 [! t8 s, x3 _, S( ~
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" \
   8 w0 z- q- {. s
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " t3 B8 ~  }1 D. B( C1 H5 J' ~% f; G
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    6 K0 U& G: Y+ A' {8 C
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + Q. b$ X3 r+ s" x) {3 o
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* ]. J; G/ ^5 Y3 [" w

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   - X; Y/ r& F" `% Q4 R  D/ C
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     S& o  X. b9 P. X* j2 o7 o% V
4.     if(*socket_found == (~0))
   + T3 N( V5 l, z- e( _
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ O) T& q7 e! D  u
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & M7 U4 l7 d4 I  v# ?2 a4 j9 e
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( O$ @' V4 S, I/ F  Z
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' E3 j; q& b+ s9 e/ Q, `
14. }

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( s/ w/ P. v+ H4 t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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + L4 A2 G; P7 F  J, Q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   & E# B) B1 A  u0 @7 m
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 S& h! h& e4 p3 W, h& c6 F7 F/ r
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ; {( y7 K6 Z, c# h1 i7 M7 \
9. }
   . q. c; g0 J, c# S
10. else
    # Q. {$ v; }9 B& O1 w. W
11. {
    
12. picture.length = fend;
    2 t, F0 T2 y* E8 Q" x7 Z
13. picture.fin = 1;
    9 K; d9 M* V* l& G! Q
14. }
    # v" b; x1 K, l" s( Q2 o2 ^
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    , Q; C6 W1 z2 o/ m# t8 w
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 P) T& f+ Z$ _1 i
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
      A' G; z# B. v
25. }
    # \* _6 d! L3 c4 O1 }
26. }

复制代码

& L1 c7 w3 h( G; A
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html