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
3 N2 N' T7 c/ Z! T; {5 O1 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。

0 ^/ Y5 \+ W: I! r6 Z* i

2 B+ ^8 q, X0 Z1 |6 O% l1 S

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。

  
  ! C# {5 V4 v; Y1 A9 P1 W0 b

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;
   . l2 d! B# n# \( N+ [
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & i* K$ m5 q# f! b
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' O9 C* J. f) T! J& }' j8 |
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ' r: T. Z: [- {; D
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    / w, M: I1 _; K' r3 U
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ( R8 w- [0 A/ @2 M9 W
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 K  B2 k9 F0 Q% |+ e! W/ a
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) w4 [2 l- J, S" f$ Z" {
24.             return -1;
    9 B& D' I, {+ |, D/ g$ J  g2 u& c" G  ?, P
25.     }
    ! u1 S$ s. C" u
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ X9 O" Q) w$ C8 y" C% P- O
27.     {
    4 Y# E0 R9 J& i+ n- Q
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 Q, F$ k7 j6 C- V* O- g
29.             return -1;
    0 y1 G1 j; A5 [+ e' J! r7 v
30.     }
    ; |+ t5 j) }3 b% v8 y8 Q4 s
31.     return 0;
    $ ?0 t' z- Z  M" q3 {( y9 J
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);
   + c- n- i3 ^( [; [$ n. d: c
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   * q/ d" e/ `4 F7 T8 W6 w
3. {
   # d- O$ Q8 H9 O# ?9 d
4. 。。。
   2 X& O5 W; I* ]+ P$ u& S, ]
5. while(1)
   # @1 N* H7 }5 K0 k! r
6. {
   " b% E! B9 E$ Q1 P0 D6 w8 b# ^' Q
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   # @; S2 E0 g( n" ?
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 o5 f; I" ]+ ?$ Z! D- E1 S
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ) J- k% _9 l4 N4 {9 ]$ l$ @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   : p' ?! C' H" @, W6 k( Y9 {, c
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);
   - @( x+ R0 ~9 j  ^- z" b
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);
   , z0 g! o  r  \& }( j
10. ...
    2 g1 k/ h; z# d' w: K
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 D" w" m1 {( k! }, p8 E3 U$ V- P
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    9 k* s9 G9 H( g9 U! ]
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;">
   3 z7 W6 p0 }- V& r+ T
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" \
   
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" \
   . c- H7 @- z/ g, `( ^! C
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     x' z. M4 u9 U3 J9 a. _5 r! a
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + q  [% u; T1 a8 j1 t6 X
7.     printf("preparing header\n");
   7 F/ k) k. L/ [
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 }( E: g6 ^. X' R, F2 ]: s
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    0 i, [' h3 r5 Q  Q$ H
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    # G, q7 ^6 R6 Q6 x- ~6 o
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    + v# Z/ t+ x' w  l2 t: r9 J# D" 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" \
   ' U  t+ Z; U& q
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 Q* s  i. J" I6 k5 v' E0 U
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");
   1 {1 `/ S1 _" n* e
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   : C% r. E+ r1 }* j8 n( \$ t* D1 J
7.             break;
   ( e2 Y4 H$ m- a0 b8 f3 B. A. G6 b8 ]
8.         printf("sending frame\n");
   & _4 f* Q( c# m/ ^( f
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) o$ h- c4 F, V6 W3 |4 W
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . W- D* F/ X: v, _8 J
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。

; q2 M$ q0 p- {1 O5 a

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 p4 u+ o$ d8 x! c  p4 A- }

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);
   * A) s/ D7 J1 o( H# _8 N/ r
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   7 C. a+ `3 Y( ^  A$ Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   + x9 Z9 f" `3 D; i- B6 w
7.         return -1;
   * v% v  ?: {  z' e
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 Z6 u. K8 e, t- w: [8 S
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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2 x, r9 S0 ?! z, ~7 k" p7 J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：

5 ^0 D- `+ n+ |- G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   7 s  h: e" f- l- [5 t0 g& [
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    2 ^" ]1 v9 ]' g5 d
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ; e: j; t% c: F* G4 S/ z7 x6 N& Q' U
13. picture.fin = 1;
    & O; ]5 C( f6 V+ T9 m% g
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * W8 X+ g3 W1 z6 l
17. if(sendbytes == -1)
    3 S  u" T0 t! M3 `8 I8 Q3 e" Q' ]
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : h; m* K2 J" C0 W5 |
20. return -1;
    8 Z3 M" x  x* f* I; Q2 v3 H
21. }
    
22. else
    3 s' [9 L0 N# j" _8 |5 R# ~
23. {
    ; w9 m: |, q8 M8 R/ @. q, C
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    6 T* S; l" ^5 x# e
26. }

复制代码

  J7 ~/ h# |4 K) W" E) o1 W

1 }) F/ t( ?+ d# K+ O$ x# riMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html