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

( e0 f  O; T, J4 w' C% d, o' b

) G3 `  L0 B+ y

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
" X" r; l/ E5 n! O  w

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。

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
# Q! H/ t5 X1 s' G

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. {
   / A3 P5 y9 T) L0 e0 d: X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 l/ n/ u1 G; E* i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   6 I: f% I7 S7 Q2 h. R; s0 j! \
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' c3 |, ~% N; }3 @; Q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % H+ l4 U8 s* g& ~9 o( D- H9 F+ B% }/ q
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    1 B! x" J* B# M7 t5 h4 E
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , x; j$ `* C( F8 m0 p% a
13.             return -1;
    
14.         }
    ) ~1 n% E$ |  h, g, R% g5 C
15.     int on = 1;
    + ?6 t  U2 K& }3 ?# O2 \
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % n& q& A. x& x4 y
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    # {' H& e7 m0 H; z4 X
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
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;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    9 o& i* s2 k; Y) z
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. 。。。
   * z; D0 w* ]9 M1 F& N7 i2 e- I" S6 J) {8 ]
5. while(1)
   7 G1 X; I- `) a  J% b; i+ v( K
6. {
   6 |6 |& o% j6 {9 f' i) \/ }8 Q
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; a& L) F- c7 G+ o+ W# e
9.     。。。
   2 S" W: o$ d; x
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) W  t+ C0 h9 [; u
11. }
    " B9 \4 L5 d/ M4 |
12. 。。。
    ; n& P2 v, w. u0 q# w1 |
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 Z* p4 \7 n, Q5 {  c( ]
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   9 D4 Y& t2 ^9 l- u$ D, B
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;
   ' ~) B9 C5 X) a- o& J  T" y% T6 W
2. pthread_cond_t pct;
   5 q/ ~* W* X' I! i3 Z5 k! X1 P
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 B0 N8 d# }; q% I" v7 i! I
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   1 m8 `3 I$ C9 T) |. V
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   % B! K  W" g% S: t9 B, W
10. ...
    , @  [  m. k& ]( v( b. R
11.     while(1)
    
12.     {
    # k+ |6 _, A9 j/ Z" E7 o( W" v4 Q
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + \& J( ~( j5 f& X; e4 C1 w
14. ...
    
15.     }
    % [& ~. b& @- ^! J. F) A
16. ...
    % [. ^" m4 W0 g/ O: w- n, p
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>

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1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   5 N* D9 I$ ^' V4 ^
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; n  Y) m; x* m; Y: T
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 d, J- U& F4 O; W$ i$ U& h
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   $ S6 ^  c! }6 f3 w
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 A3 g# T( }% G
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % n* l  o& C0 }! {
10.             STD_HEADER \
    ; N6 F7 t9 j' @. o4 {- h. r2 c
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    " U* J$ @2 T% B5 o( K
16.         free(frame);
    
17.         return;
    , z( P" L2 G, b
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" \
   1 H- v. h% y9 q/ ^* ~. }
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);
   7 h* o1 B( h+ M8 ?. k+ r; M% `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 H+ K! Z, ~. K
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   $ R4 j2 Q* t& f  k- v/ }1 m. k* B
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 a  w6 y4 A5 J! o* u2 J
10.             break;
    5 r/ P6 V( T3 C" b
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 Q5 F* c3 W, Z) u
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。

6 |! A0 R7 K- J" l6 g- B4 z

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)
   8 Z! G+ F! N" N9 J$ \
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ) f$ h0 }" s0 R! O9 M& H! I
7.         return -1;
   : ]" Z' ]- M9 k/ u, ?
8.     }
   ! N% R2 O- [  ~4 o7 G+ Y7 Q
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     ?9 E' ^9 I+ w1 W, u
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; b/ f5 C3 k6 P2 l' V% d/ m
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' z0 Q# _/ g' o
14. }

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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. while(fend > 0)
   ' e( J' d& g8 s9 c
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . Y! _6 c. G' k  N2 H& t- l4 |1 J
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * R. b8 y& o1 E) v
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , Y  g' U+ Z% t: I
8. picture.fin = 0;
   / I6 |$ v# n+ `
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    1 E2 t1 q( a0 O; C- ~6 S/ X
13. picture.fin = 1;
    : ^( Q8 S0 l* ]- j
14. }
    / z3 W  j/ T/ ~$ W9 R, J# D
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. {
    " j6 {/ @$ Q  q% @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # h. z: ~: @! x
20. return -1;
    # q! p, S' Q$ z; _3 @
21. }
    
22. else
    
23. {
      t; Y. c0 x" x; ^
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - u9 ^, |4 X$ J% G& k. _. O$ q5 m
26. }

复制代码

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