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

/ ]: Z. Z9 _/ E5 h

4 y, V6 ?$ O6 _6 E

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

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。

  v3 d5 @2 d) {* ~9 F3 x( {/ W% ~

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。

  
  % A& l. H- |2 t$ b4 Q' g0 w

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   0 U1 q* [6 \$ |) c1 R
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 H( X  I9 C! K# i5 s8 F+ d& ?
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 S& m- a) _$ o: ^1 q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - @; V8 Q/ d5 z+ x, ]1 O& O
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & c2 y3 r2 N0 @$ H- T) ?
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 _1 u' C* X9 \
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ! _; v) g; z9 r
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 x# p+ A7 w/ w
21.     if(ret == -1)
    6 ]6 I% h/ Q0 u2 z
22.     {
    4 @$ e$ r  `- n: L* a0 q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    & [( d3 U3 |. [! ], `6 I) I
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & @( k; U4 B8 t% A
28.             printf("Listen failed!\n");
    % o4 [5 O7 c4 t+ u9 q6 y
29.             return -1;
    4 E1 w9 \; v* L3 w( |& j* L2 S. D
30.     }
    3 c1 G, _% p4 t0 \3 X- r; z& q1 M
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);
   7 ^9 I( D# l" |, K7 m% \' D
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   : x; ]! \, f& O2 n
3. {
   7 a" g! d# u) A! C0 a
4. 。。。
   
5. while(1)
   : H6 c6 `+ G, {4 r6 _
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & G0 j! U4 o. P& M; B9 f& E% l
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ) R: B: H. W: O" P! g
12. 。。。
    1 h/ C+ P: [2 N
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);
   ) `. ~+ a9 G* ~+ c- a7 `
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( e% Y( g/ ^+ j& h9 s' {4 @
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;
   ' F8 i) \9 m! Y( v) L- z
2. pthread_cond_t pct;
   3 _) I# ]/ }% o9 ]
3. int main(int argc, char* argv[])
   " X, n5 _- d# j: o- H+ l
4. {
   " `; n, Q* R4 R: b* O
5. ...
   3 s9 a8 b! k- T4 z% f; [9 i) ^0 s* d
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ( \$ U' ~9 }) ~+ h
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 ?  b# Y" j6 e% Z
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , ?: M1 ?0 P" `; H0 q
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   8 r+ z! u# o1 o/ n, l* S. T# B, f
10. ...
    
11.     while(1)
    ! E, r+ i4 U, s4 {/ M+ C3 ?
12.     {
    % g9 f2 ]' z% q6 \' k
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / e8 u0 @) i, a+ q4 o) T3 q, ^$ T
14. ...
    9 ~; I- K9 Q! e1 I
15.     }
    ! J  {: E3 y; e0 v+ u
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;">
   6 z2 ]) u/ a( d0 @
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" \
     F# s" ?  G$ h9 g3 D( ~8 L
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   " K( s' w* 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" \
   + [# e1 l7 P1 H1 |( O
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - [: \  P* M9 s- d1 c7 W
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : P0 q3 H. y/ F' s; I
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / z% D) x% ?+ [' a* X9 B. x
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    2 y9 v, i9 N& W3 `  s
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    * a2 H# Q5 G0 T; |; O5 Y/ ?$ q, T' o! N
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   # _/ {4 G. d# m0 }+ `) g
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     \& M- ~/ U) O
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   3 t2 R3 H8 i. f# ~3 J6 b; A
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   8 g0 z" O3 P- ]2 F. w7 C
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 F- V8 t% i! w' z# q$ l  A4 w7 K
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / r3 d& w  p( P+ f
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 |/ h; M4 `$ Z1 Q2 z

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");
   % F9 Y" K9 q; j6 @0 w" P1 t  k* H6 c
7.         return -1;
   & ^1 L+ i3 V. h, _( d- l
8.     }
   5 ]% N2 T9 y6 i- L. s4 u- ~3 F
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' p6 W+ a' w# a
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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5 I1 s; q. u# @9 h  b
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 E) M( Q( f9 X* k( Q+ D8 Y

1. while(fend > 0)
   
2. {
   " F1 f& k% C; n" S; X5 m, }( P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   1 ?. A) m" j5 D4 W& A: b" I6 c
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' U# V6 h8 l# l/ M9 E: ~/ S$ _
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    : ]6 b+ d2 S! l1 A
11. {
    : M8 ?! y) s: j: v
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    4 O% H! `, w8 [
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * v1 v8 u# ?5 X, l  B4 W  W; n
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " c1 h6 v  o1 E, t  |1 ]( W0 H$ h
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
      I% [" F0 ]& w: j$ y2 U3 W
26. }

复制代码

& e" q9 a1 W: _9 o# q7 R- b) F' K

% r% t. w  X' U. r6 riMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html