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

1 j; x1 }5 E. f. o$ b1 b0 j

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
2 h: a: H5 }/ A7 \: G' i3 N

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 I" J* D4 c4 C# L

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。

  
  3 t! W2 F' e3 C+ O7 T' a5 \  f7 ^

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. {
   # g9 \7 i1 |8 H$ b3 J9 @! c
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 Y7 Z' B9 Q6 p1 }! l4 s2 y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ( w; c# |4 N  N5 ]3 ^, \8 @
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 j7 q1 _7 ?( [
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & k/ a6 y" a* j
13.             return -1;
    
14.         }
    ! {8 s0 }) z5 ^  ]6 g! k" u' ?
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    & s, ]* Y$ O7 ?' R- z
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    " ^2 @( A6 \1 v1 Z3 H; k0 x
19.     }
    & Z" P7 s5 ~5 j5 G
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ; q0 s( P; ?% x; c" Z# ~- z+ \
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , j  w" d4 t( ^
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    9 q! a; D: ]% H& H, B& |1 T0 s
29.             return -1;
    
30.     }
    3 Z6 R, ~! O. f+ ^& Z) H2 @4 A# \! y
31.     return 0;
    2 c& H4 P$ h; X- V* c  e8 \# [" L% I
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)
   4 p. ^6 k+ u9 J  ?
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ) T9 v- p$ _4 `
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " H4 i2 W% r/ {, Y! j
11. }
    
12. 。。。
    ) X- ?0 k: J$ C# i
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;
   0 k! {. O  U  R8 I# q- E4 Y
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;
   0 s9 i7 R! Z) I* h( c
2. pthread_cond_t pct;
   & g/ [0 R% t# E+ y
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   6 @, x; M$ u7 R  N1 U' I
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);
   1 k. R- D1 V$ U# q1 c
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    9 S( p; }. w" c+ N4 E: O; b6 D
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    " G  t* ^( M0 @, B/ ^1 {) Q) m) j
15.     }
    . t8 ?5 t  J6 H' Z
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>

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1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   7 k$ k. E, j5 n4 q5 `* W
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   - Q/ k$ n7 r! p+ f' M0 X
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   9 P# Q9 P9 ~, a: L  m
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   + X+ D+ r+ c4 R+ I% ?
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , F" C( a( m$ @4 G9 {% s4 p1 F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + r% P. ?, j+ Z+ ]/ G: n
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" \
   ' Q) f, ]4 M, r+ X2 g2 O* I/ p
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;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) l$ ~8 z9 x9 T3 [
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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>

复制代码

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。

, A- D3 s- X8 d; G# H  u

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
7 Q5 @! c+ L  H: ?0 i

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   . G! i, c* A8 @
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 f8 I; y' j9 O/ |5 A
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   7 m# v1 v3 I' {8 u" u8 ?4 a
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * D; m6 q+ R- m$ X5 M: B# c' y
7.         return -1;
   ' q; r  w+ T3 ~' i9 ?; u4 O
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - S0 b4 j7 [4 i5 e0 N
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % i3 c' l7 e. v& w4 l( N
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

# g! v7 C& a0 l  y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：
+ @8 u/ k: T0 J
5 J! n/ ]# ]- c
$ \% z! w4 @& k& q$ l9 ~. |& L) o6 r

1. while(fend > 0)
   / Z) H, ]& j5 d- w1 S4 B
2. {
   4 W& k( e/ N, \3 [& n: ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 D; W9 S4 j* Z6 O' M; Q
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   . Z% x1 X5 |8 o; c0 L
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
      L  l. {- h, T$ x& m7 U
14. }
    0 n3 U: n' J7 t% {4 A5 a9 l
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      x# ^& Z+ O7 k- @( e
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " }8 z/ [) F) g7 X
17. if(sendbytes == -1)
    0 T2 k* S" g! V' K! a
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    8 T# M: O3 A0 p9 e# k& [
21. }
    7 i- ?7 k1 V% I! e7 d3 E
22. else
    ) F1 `/ V$ {/ K* P
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - i& D/ {+ T4 F7 W6 I8 [
25. }
    
26. }

复制代码

( V: I$ a- y( W7 E: \# d
7 Q6 s) ~& x3 H4 T4 I$ [

. U+ A0 V$ v9 F6 D. G9 E
& I4 K( t6 T2 O  N  O% tiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html