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

; Z4 ?/ n! _: V9 y% I7 h

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
  C" r0 O; ?+ k; T+ y8 |' g
5 s3 }; s! k% b6 X" O# {1 q

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。

7 p: M$ b# W3 l. @3 I6 `' G

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
9 u: [, ^: M" u* V. 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)
   & [, q9 u1 o6 C  V7 Q
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % A& J- K  M8 O
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - `- k- D$ ]( g  H
9.     int ret;
   5 e& _$ s. D. j7 f- f3 h" L
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ' M5 G4 y+ ~- S1 T. ^9 L' {' U
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 G8 ]+ m5 N  F8 i( q
13.             return -1;
    6 [) b' z( C# T' b9 b2 E$ w: G
14.         }
    
15.     int on = 1;
    / A1 _2 H7 M0 Z; O/ K$ k* M
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    0 S' E& p# j' s  E; c
17.     {
    ; g$ a, E, u' v% z, y! m
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 a) I0 E* \3 e- a, x9 v) u
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 j3 C: d9 x, X7 U; r1 c  G
21.     if(ret == -1)
    8 \9 ^$ r9 N- ?9 ^
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 N. b& `3 m- ]
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ; Y3 b7 K0 N" h, q# r' j
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);
   $ X& I# h7 C% S7 Q9 Q
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   4 @% f$ Y% k, y7 v0 d
5. while(1)
   
6. {
   " F. h6 W3 l1 ^  x5 ^
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ( p& p. G- X: d
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      L: Z' _- J6 ^- G( ?3 c/ j
11. }
    " q6 v$ W! L3 {
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 e7 J" N$ [7 V7 z5 Q4 [
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 r  g% f( ^; w0 J
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , J. K  F+ R2 {0 c9 T7 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;
   ' F& b# @( @- H6 j
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 O% `2 g& Y* t' P+ v1 |
4. {
   
5. ...
   
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. ...
      W* Z; y8 k3 z8 h  H0 j
11.     while(1)
    # P& h# \* q6 W4 V" ?# Y% h
12.     {
    6 C; J# A; b' R- E1 B* N) C( J" [
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # `: V" U" c9 D. k* s
14. ...
    . L+ P, m' S: V& w
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;">
   , \7 \% ?" I( T2 K& ~& v. C: \* |
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" \
   4 T' X# B" _1 s+ J
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   , J* J* |3 @- Y) r) i  D* p
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   3 G6 h7 B  I( \0 L3 v7 Z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; |7 @# e: z0 @9 R3 r7 q0 |! Y9 Z
10.             STD_HEADER \
    : r  Q( r5 Q5 c* E
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / X2 R  K9 K, ^/ a
12.             "\r\n" \
    5 x% o9 L' Q5 ~0 R# N6 w+ N5 W
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 S8 n( r  z! s" ~$ \# X
15.     {
    % D! H  O1 v4 e; s9 i) W, B
16.         free(frame);
    - J! L3 |$ N0 h. U8 ?
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   " k2 P2 v6 V& U. N3 t9 Z8 d4 G
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + s0 m3 x" a) {5 ?- C% X
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 f6 Z) e( ]0 M9 A* d# R& V
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。

* L. c: {# h' D' \% k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)
   6 c8 D  Y/ E4 Y& s" p# J. [; \, N
2. {
   % m# ]; s; m. I+ u. m* A
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & P3 w0 l$ b1 ^" k; }
4.     if(*socket_found == (~0))
   - H' r, |  x) w
5.     {
   - Y2 K, @  n/ ?$ Y8 T
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   * l) q3 u5 D& t: `) b
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / r, g) Z/ a% R" Y7 @6 A1 g' {
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * I( c0 N8 Q) E& i& y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 D. G: o, V2 C! A, `0 f% w0 j4 o
13.     return 0;
    ' P1 A" e# o! [( C
14. }

复制代码

- f- {. q8 M+ w4 ?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：
6 v4 E' l0 R& c. ~# w; G' Z

1. while(fend > 0)
   
2. {
   # I* t2 \( W2 b* a4 Y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 k" m# ]* L2 `0 H9 t: o
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / K  A- t8 @+ v3 c
8. picture.fin = 0;
   * m* c3 ?. L( T& ^/ x' T
9. }
   5 G' A" u+ d- E, K3 A
10. else
    
11. {
    0 M8 |! e* I. {# h% M
12. picture.length = fend;
    + B# P6 Y# K& M8 f$ W3 `8 p2 P
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; E1 O8 u0 }& n
17. if(sendbytes == -1)
    ; z% m* R% D; E! O- J+ w  w/ L
18. {
    % {9 Q8 u6 [. a. O  ]6 b7 H" S
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    + `- Z1 r8 [: s- B4 P/ u# l
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    * B' W( l" O; U0 C; R3 |7 }
26. }

复制代码

- E& `; E2 P! }/ U
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html