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

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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
2 `0 X; X$ b; a9 N% \: m+ B
8 l" X$ W" i6 ?6 u3 i4 ]! _- ]7 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。

6 \+ ]& b, ^% N  |  \

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。

! p5 z  P0 K* e' u4 {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;
   0 g, O- f" e% p2 L+ I) e$ i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ m2 x6 C' i& ?
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ }, a1 U8 p! P. x8 p
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    + [" P2 i5 o/ b' b
11.         {
    , U" H5 ]6 @: K, R  V) p0 z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    4 g; U5 e* f" I. [( I, Y( v
14.         }
    : ?4 \; o* t/ g+ Q3 Y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " ~7 H4 m: ?# Z' l! \) q$ I( c3 K
21.     if(ret == -1)
    8 k" w& `2 X* v( p( W" ~$ u
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    4 L% f$ d1 V$ |# i
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    + u( Y; ]$ S% s
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 _: E) K" l' ~6 ]6 E
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    0 H$ N4 G, I+ c2 R* b2 n
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);
   8 J2 o( f# y& f2 v% j6 }. Y
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   3 G: Y5 m8 G* ?( S2 Q! A
3. {
   5 |0 x0 ~4 r7 ]' A! f
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ) m) S6 ~4 p% W8 O7 _4 i8 L
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   2 \+ l# C9 m) v& x% g1 B2 u
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   0 G3 o9 P) y0 b- f5 w$ O: K2 ]
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;
   & N+ m/ }" d2 [
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   1 R9 [0 s& N& q4 y3 j: p
5. ...
   & e. m4 C9 L* o& r4 |! k
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    0 N/ m0 @4 H: q( |* K
11.     while(1)
      o' _. y2 I) l7 w1 m! G
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 V, v5 A& k8 S
14. ...
    6 ~0 d- r, f4 [$ T, G4 o7 F
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" \
   * |$ V" k3 N8 k  N! h
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . |: y2 R: S* [
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - H; Q  d  I. ~' X' ?. T
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; E5 R+ M+ K5 [$ T: c/ I5 L
10.             STD_HEADER \
      t3 h; x# w0 ~
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( ~, S; d+ U! j! Q; p
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % n! S# B, y7 Q  Z+ p5 ~
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ l5 T# S' F2 Z4 g
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" \
   . P! h# U1 {& k) I4 d5 k
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( M$ ]9 u/ z7 h( E; ^* g5 j
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; h% K" A. I  M& G. C
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   - o* X% C, P7 ]6 u( W- z$ k
7.             break;
   / Q" z* J6 t* G# H2 p# ^; w  P
8.         printf("sending frame\n");
   ( }4 J, h' ?8 q" z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 \' r0 f) E. z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    & ^1 t% ?) Y" l8 X) _, [
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 `6 ~8 s5 p+ \' T4 n
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; o, D3 Y0 a. B. u" @7 J
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( P) W) z' u7 ^, i7 u

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' N, @1 W3 C6 ^+ V

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))
     i* \1 z- e8 I3 t  O! K9 Z& F
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! }* H5 r* J  _* z/ d
7.         return -1;
   ( S! f/ e; z; d$ C* Z
8.     }
   2 K' E6 J4 v8 C( e4 K2 r$ V3 e9 D
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & z3 ?: z+ S/ w4 Z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    . s, s2 P% v8 b8 U; f. U- T
14. }

复制代码

) h! `6 J' O9 v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 ]* t, S  u6 Z" Z1 K0 n# {
. ~' i% j$ X8 T; R# `2 Q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 W. p- A" `- s# E3 ]: A: e
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     _4 R/ v' i( d! J% ^  s3 d; c
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   4 t( }- f+ Q- c
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! k) N9 O/ T' m0 L3 d& ?2 F3 q6 X
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ) a* G1 Y8 I8 s
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ; @1 g6 J# Q% l5 }" l" A( V- K
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - v4 \; R# u8 Q$ u1 i
17. if(sendbytes == -1)
    / F, g: e5 Z/ z
18. {
    ( X$ r% `- b( n, F  g
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    & {1 o+ H* c! ^1 T4 S
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 ^: z- n' D, ?7 P! t* ]
25. }
    8 Z* B) v6 J" `; S! e4 I9 {
26. }

复制代码

9 [9 p' Q1 c- c0 r# t" Z5 p

/ v% z+ p4 F6 Q$ u! q! A& D* ?
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html