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

5 K5 D/ M3 x1 S5 ?- H

0 k/ }; c: o6 R# j: \" i

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
1 D8 T: Q6 S  Q3 j, t/ P8 c. r! n5 w0 a

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。

% ?2 t: p8 q: z" z2 U

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。

一、HTTP网页服务器
7 p3 u# z+ N; a/ u

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;
   / V% Z) H7 ?0 k/ I' s; X4 K. l
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 q- l9 ?3 Q* m  l
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   0 d6 U4 T; u' g" F" w: p! I2 G% z
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & R4 o6 g' S2 `5 v6 v4 Y1 B7 p4 m- ^
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ' H  M6 k  B" M
11.         {
    # q, m3 w$ ?5 N6 y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) Y0 k! P0 D# |
13.             return -1;
    ! k" e/ V$ T' h" i
14.         }
    ! S  b1 U# N5 m# `1 D+ Y* C) q- z
15.     int on = 1;
    1 I; I/ _& `. ~5 \/ W/ i# w
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 D6 y, v  V2 N2 O
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    * M- Y# K; a; \  q* Y& O' s- Y
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    5 n$ I0 G# F  S( j5 |6 `& x
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - i# l1 X1 V' B, z$ X
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) l! g" X" _/ A4 I  G" R, t
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 p: p  L* w. C- {# ^9 J0 s
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # ?# p, h  F! F5 P* k
11. }
    
12. 。。。
    - A, Q4 h9 g( P7 b+ U6 M% J
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 B0 T% ]0 B9 D! b3 k
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 p" b& f5 j" T  H) @9 E
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 g# ^5 \" K7 c, N5 e6 o
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ ?/ I. R$ e; h, D6 a9 r* d9 N
4. {
   
5. ...
   $ T. b# D5 ^$ t0 c2 r* `0 C6 {
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);
   / z: p, `% i) [# n: L, Z# L
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    / i# v1 \: j# H) m
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 Z6 \$ {9 g3 ^
14. ...
    0 O3 Q5 l0 |& Y  d$ k3 @1 o
15.     }
    6 w- I- V4 |: t; \. H
16. ...
    8 p( T6 W! l3 I2 R' ]2 A
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;">
   * O: V: [- j0 ]1 w9 c2 [1 w. `
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" \
   2 L+ p* P- }. D# I1 [* V/ C
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) x3 c! s6 z. H/ p  P
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & d9 K+ e' |: N) x# w* a, H8 E7 p
10.             STD_HEADER \
    : M7 f# B8 e1 ^" A4 x" w
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ( x7 N# Z  h/ K& d: L, O
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" \
   , g8 o, T' G, L
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
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");
   3 `7 h  A0 S; _+ ?; ?1 y6 L
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   0 }; V. s2 ?& W9 }! i) \: _9 d, R
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    # D5 E) J) q' S) Z
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 W4 M, N' B; i0 F
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。

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);
   6 Z6 }$ Z; P! ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   . S/ G+ q9 i$ o+ |5 K# b* g' G
5.     {
   , Q' x  ^$ h% }4 D, J4 D
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   # J1 V$ ]& K- o1 D$ M0 G5 m
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # V, w% c' n0 F. A( K
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 C9 ]4 j  `: ?% c3 [4 U% O$ p
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 b0 T+ g) k( p
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：
; t* n, }- ~6 ?7 y9 Q9 |

1. while(fend > 0)
   3 m4 R2 k- u. ?# f+ B
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   9 m1 k3 c" N0 s" f- h1 L) `
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 n; y$ \2 l& ]8 Q( ]7 o
6. {
   ' N& ^* Z! K5 W( ~; h! |& m" [
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * W! c9 @" g1 t" O' D2 ?3 ], M$ i
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   3 U6 ]" G) J6 \' |
10. else
    9 B# b# ?! c1 `
11. {
    ( ]# R  p$ e2 H1 F& O4 J
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 T, G4 m2 ?" N+ H" J1 S- R" P
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 h" F2 G4 t" g! {4 l. E8 U
17. if(sendbytes == -1)
    6 m7 n4 n& W& C' i# E
18. {
    3 f  \- o5 S' X6 A# Y" U$ z( N
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      v8 V" _( C( y, O
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    6 Y' ]+ D, M, K, t% O6 c5 A
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! O3 b) K# t4 r- D* Q  D. }8 N3 e
25. }
    
26. }

复制代码

) [/ T+ Y. r6 C# }4 uiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html