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

- J6 }) p+ U2 C0 L  o) ^; 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

  K& h# A6 F$ F  j' |" B  X3 e* [

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。

- ]4 _  u) \: O

' w1 A! T  C% d; S

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。

& ~0 @% [4 V; N) E2 E/ L一、HTTP网页服务器
# w0 A6 M& U: [/ J9 w; e( ^

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. {
   9 Z, _9 ?' i# q% c' D% }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   3 n8 r  B1 u) a: K( n2 O1 X) q
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * I. |; G: q4 Q- _
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 i; Q3 K. G8 l$ }7 ]$ A
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ) ]- ^9 a' C* i2 d" U7 Z. W; d9 ]
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % V2 d( t  \  c; S4 K, A
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    + F# y" G% k3 E
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    " m8 e" p& v2 C3 E
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    $ D! i; O  N9 c! Y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; B+ y. i; n- u) D7 F, e
29.             return -1;
    . o" l& p8 c" m, j, x/ j; I* x# Q
30.     }
      ~# W1 y  T3 K( n4 a
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);
   ' k4 D. Z, j1 w- c
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   8 _8 I" H$ Y5 ?1 H( P3 S
5. while(1)
   
6. {
   6 g' V9 Q2 H! l, q% c5 r  y5 y; D: J
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / B. }/ \: ^) d' Z. q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - A! x* X* j# g- X9 g
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    : D8 V( ~/ y' Q. }
12. 。。。
    ! D; ~" _8 O6 g1 P% `; E3 n1 z
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);
   # ~8 ^, X7 @  C2 ^
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   / j7 Y. x7 `- ?  a6 b% O9 S
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & E. V9 _+ h! m
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % h. L+ g1 v8 M$ K' _% V: o
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;
   5 x8 z0 y/ v1 ]" F% I" L
2. pthread_cond_t pct;
   + w6 A. n( s' q# N
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ W- T5 i! \: E8 {0 S
5. ...
   : _7 @% Y- |: l+ H
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 n8 ^! [* Z5 H5 a  j5 p4 K+ {
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. ...
    : @3 L( W4 O# v3 V( d( A
11.     while(1)
      _- `  M1 F7 V( D7 d' ~4 E; M
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    $ ]7 D7 d* E% p2 K8 u5 d/ ^( b
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;">
   0 c' Y, k8 y! k* U9 n6 \7 D
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" \
   & H% e4 n% B& U2 b# c$ C; M  w
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 Q7 q) Y6 ]( P" t3 N" l6 M' z( ]
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"
   . w' A2 C5 D; G$ f
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ J. ~, S4 c' j3 `
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ) b$ ~( u# G' t7 P  X
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    : D& X8 d; `. P; ?) H7 b" ?( F' [
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , Y5 K  J: U& D5 k1 s$ Q! F* u" f
12.             "\r\n" \
    ! J0 d: ^# i3 A" o  J
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & w" E0 q$ \( ?5 y! t
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" \
   ; ]$ O9 h$ x2 E/ |" e" E
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' j% _0 Q. T* m5 V  L6 d5 t% a
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;
    $ B6 Z% Y9 [) _9 T+ K
11.         printf("sending boundary\n");
    ; Y' @4 |. D* h
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>

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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。

$ s6 _# B& E. Z' [( Y4 }0 S$ P

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
: e7 |+ i# F: x( a) J3 c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   + Y. o% Z9 n! v
2. {
   / Q+ r; t0 Y# I! E6 J
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) j& Q5 n! F; s1 O
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * h/ v2 T1 h5 B. M5 E, w
7.         return -1;
   
8.     }
   + d1 c$ u$ D3 N; d- H% ]$ G& G
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) |+ _7 k9 h* r& w2 y8 S2 W
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , l+ C0 K) C: I7 x# X
13.     return 0;
    % o3 W% Q# H4 S' A
14. }

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$ ]) q2 R3 V7 n$ N  p4 h( {1 d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：

+ z, E. F  _+ [. t

1. while(fend > 0)
   - p3 x$ Z2 B7 U+ f) M5 `
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   1 i) v& O/ ^/ Y" [6 S; v) o/ G
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   9 J- {, ~6 z  z9 w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   * t( d& B$ w; F; O" }% i$ |
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
     k3 T8 S8 n/ _' @' h6 m! U
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    + Z- G* }" b; x7 T& r2 x
14. }
    3 A, R4 M( L" V9 c0 b1 H/ H5 z  o% }
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & p0 W7 f0 C# E0 U
17. if(sendbytes == -1)
    5 F0 ^' B% ?) `* G) w0 W. [
18. {
    2 y# q& W' P! B& u5 z! z$ k; L1 v
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 w, B1 N; W* ]% Z- P. i- h. d/ V
21. }
    
22. else
    
23. {
    * v; S- l' F% b7 c) V& A
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

/ k5 C2 p+ J9 n

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