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

* i6 C3 J% ]" O& t$ ^3 c$ f

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 \* d8 t8 P% Z4 E: R- h
' z5 m. J; x- y- S! G

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。

; N2 E: B8 A' V2 W/ ]/ [* w- o

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。

  
  8 ~' m0 E% a8 Z$ G- x8 U

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. {
     K4 B3 @% p2 Z, a/ e
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * s: G- u1 I8 L1 l1 G- t' N
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; V$ G8 ~7 L: E7 I
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ X9 ]. W, i6 d! p
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 \% p2 a$ z$ m$ F- X  M" W
11.         {
    , ^+ g( @) d, g# Z6 w% W! A& u$ s
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)
    
17.     {
    7 l7 d6 n% `* j0 ]. e$ K
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ( }  n& w) [" y4 ]* ?( Y! E
22.     {
    : ]) Q! D8 L7 e4 i( P- ^! i9 j+ O
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    * z6 c* R6 D9 I4 ^' p2 q
30.     }
    ) R+ m+ Y  C5 K: B0 w" c* y
31.     return 0;
    , [1 I! W0 h- K) g0 \1 U
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ! S- y3 z& l3 x5 V  {* q
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   2 l* q% R3 ?$ Y6 o$ N& ]# D
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
     ^/ o, K  X# [/ }+ \
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
     f+ b# C4 J! _3 u' s. U
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; H5 }: C/ a2 E* d2 L1 N+ T
11. }
    1 e! h, Q% e' K$ _  w$ Z. s
12. 。。。
    ( y+ b" ?( L+ G. t! D8 d& C; V; C
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);
   ) b$ C. e+ d; L
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   - P+ g; b3 m5 j) K/ k$ }: C
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 p9 l. l# @" H) H1 G# @
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;
   " L) l4 `" M4 s6 b$ Q
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);
   3 S0 x% U4 v2 t
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 Q1 r+ q; i. ]: W" o4 A% v! L
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   * e! P4 r, e9 H0 D! o2 m* S
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   " u# w# K) j1 t! ], k
10. ...
    
11.     while(1)
    ! m( V& U! w* G% q/ B2 ^2 f3 G& ~
12.     {
      H' Y) p( p! X  H" b2 K/ Y6 X) x
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ) S6 r  R/ g$ ?% n/ f+ _+ u
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;">
   : _" P% o7 @- j
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" \
     k' t; b6 A: v/ H+ t7 F- o* ^
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" \
   ) M- o/ c# @8 Z2 ^2 \6 A
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ; M6 i5 o1 `3 o8 X! n% w
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & g- B0 d' I- }# ~! U4 Z2 t
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    7 ^! ^6 U, g& z6 T- N
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ h$ n  M1 P% x, E! I
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" \
   8 U9 Y' ?5 Z* u& k3 ]- U
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   & t/ A+ i! b% w% o3 G! N
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 t* ^* W" n+ [. ]. n
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   , x$ N7 f+ u3 M4 H; e
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   / [4 I$ w, b) t2 N# r4 _& V3 b) @( M( R
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    8 K: g: U( p% t2 |
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 T. {0 K0 N! Q( 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。

( u/ @$ C7 R7 \- X- ^

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# l1 M. P# H) J, D; M

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   : K" r% G2 T' @
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & r% I0 ^# A, _
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 h2 t; C  C& j- ~
5.     {
   ) s' g& o2 |8 M0 s* c) z6 d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   % u6 r/ D1 ?  `6 U$ O% ~  g% O
8.     }
     N5 Y) o. K$ r
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 `3 `  o% |' X* ]5 ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / I/ Y7 ~- H  [( j5 L$ n0 V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    1 d- p' W) s3 d3 K$ J
14. }

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( p, g( ^* v: V. G0 f. o& p& a* X
+ m" D6 K: q7 s  Q5 D* g# X7 {5 H$ [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：

! t: ]: \1 q6 n( g
% \2 V: V) j$ }# l1 ^( \

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( ^& r! R* v8 F, R
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   2 V! S# h. e/ R  Y* t' \1 p; X
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   7 B3 I! u" O9 j9 U1 s4 _- ]
9. }
   
10. else
    # {: [; X( L# d+ |% h
11. {
    7 c3 }- K' e) A$ ]5 V+ q
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    5 D) |% O. b  m6 ~/ L8 C  O
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ! q+ n7 f, a1 ]4 d* q' ^
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    . m/ w2 W6 ?# m5 c
21. }
    % t! v& k: k1 }* E! U. n  W" @
22. else
    3 A! a- u0 m! ~+ N+ L1 y
23. {
    1 D7 Y& g( f0 N; \- Y9 _* _
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
      U. Q) ~& N$ v* n# x8 J' g
25. }
    . f, x! D+ ^6 `" u$ o
26. }

复制代码

  B9 b1 Z' |% ?) M! t; P

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html