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
: z/ K5 j+ V6 d
& t# V' G3 K6 m3 i

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。

# {' Y7 w6 }, L) Q0 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。

5 y! G# X( m( n9 ^9 @2 H' m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);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 R; q5 b4 y3 L# a
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ) n. y6 a$ J+ X2 W, X
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( K' n+ Q. G' ~2 O8 a& n: U
13.             return -1;
    2 O, K  l" T0 J0 L7 H9 ^3 b8 M
14.         }
    ! u2 R$ q3 w/ ?# I
15.     int on = 1;
    * z1 N  K- }+ ]& E: @* E5 ]
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * f- g8 A1 W* C  _+ t; f- {
19.     }
    ' b* o) N. _. a% G8 O
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    3 T- `; P! Y  {9 W- o! `  q
25.     }
      p" t' y) M8 L1 d+ f: F
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + G1 ^- v" U1 i$ Q# m, o% ~
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   + V6 Z# y9 h( B( {! {2 h
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   2 F3 e/ ?" g6 V9 Q* h
4. 。。。
   
5. while(1)
   ; R6 x$ E, I: E+ D
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & D/ ]# _, k/ U2 G: _- Y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    : x, V4 ~( O; A3 a0 d: g" @
12. 。。。
    $ f- r" I. N. V: x; w) r
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   , h# K6 @8 j: s8 L5 B- _" u, E
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   4 I/ `. X/ T& ~  O$ l  }; J# x
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   2 C. y' w# E6 u$ u9 X' z* c
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);
   . x- N5 J" o' s3 I. |3 Y: d+ G$ {! A
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    & b4 d# P. u. u% j
11.     while(1)
    
12.     {
    9 v" x' B: w$ q! L& b
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" \
   1 ?" @6 n; v% Q& f& p# ?, m
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! ?) d$ V% ~) W% k
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
     x% V, W( f9 b+ x( r$ N
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   1 d8 G3 n* u" f1 r/ @* d2 {7 b, E
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " q& n. b$ S  B6 j5 h* m- l1 O) _' V
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    % {; ]) h& A; @4 g
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    5 U& _* \+ O' K! m# Q/ _% V
16.         free(frame);
    / O* c% u+ W: x1 H
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" \
   5 k2 u2 A2 e3 S8 e! d" b$ M% T
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   6 |; f2 p+ s( d2 e
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 d. ?5 f6 Q% v9 I# O$ ?
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , `( h8 [7 H9 T( e- V( q
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   & n  v8 B, ~! l# Q9 _; R
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
      Q% h' H$ ?6 }- f5 a! F+ {9 Q4 K  \
11.         printf("sending boundary\n");
    4 C: t2 Z0 V) t0 M- V+ a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % T  p0 Q' Y. Z# A
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。

' z+ V: i* h" M- h! h

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. {
   * f9 s. G3 n' f: P% J3 l% Z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   + ~* R# ]8 }! C  [1 b& P- s
5.     {
   / |$ p0 Q# o# e" O1 a" e# Q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 S1 R2 o& Y; o, p+ J0 @
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " i1 g0 s- G& _( l
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 f/ q# X/ m: Y- A: g" b6 t
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：
' s3 s8 r4 u+ I1 k  c2 ~) h
' y, W5 ^8 |- a- Z2 u: ?. B
; i7 H% f+ F$ Q! P$ a3 V! K1 k8 ?

1. while(fend > 0)
   $ @4 O' f# f4 S$ q" {
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 J' [7 t& b/ P/ i, m
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + K8 Q" F1 ]( T
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   7 a  l! m* F9 u* ]
9. }
   4 ]( c- O6 S6 ^. D/ ]" K1 I
10. else
      P6 z8 B! ?; Z1 H0 [" ?
11. {
    9 s; X  E( |, [) S/ c
12. picture.length = fend;
    . O1 V! r) A4 K' M
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * h6 z, `# Z3 w# c
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : \% c' g; z7 N( U- \
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ( ^- [- M/ Q, o4 W* p' X& d! Q
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + o" a! o3 x+ S$ w/ w( B4 }- `
25. }
    3 m% D  T- t1 O7 D3 O' t! i
26. }

复制代码

- t0 z; r2 y: F. i7 p
0 T6 p4 C- L& Y5 O- u7 n, N% \" |iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html