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

  `# M8 h/ v; S5 M

/ l3 R' ^# a) \) x% Q" \

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

( R& e. _3 M7 T6 y

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。

  
  0 G, g7 V! ~3 L: ?6 w9 n9 S

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 Q/ F" n$ L" h( ^' D5 J) a
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ) ]5 A; r( G" z' a+ g6 A
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ Q" h% T( J# t# z; u  C$ a% J! D! ^
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ @( ]$ @, a" {1 E' V2 p
11.         {
    ' E& i9 m/ b1 R4 ^6 D
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    " G  U$ m! B" D9 {; r
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      {6 G3 [1 E$ m3 p$ @1 `
17.     {
    , U9 I- u2 h4 O( V, P/ V
18.         printf("setsockopt error\n");
    ! b5 S9 P8 V1 b# v2 @! l+ n
19.     }
    " Z% _% z1 A+ X" \" x. j
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    3 A) e( `+ e: i7 ^# J
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    * `! e* {7 ?. ]6 q
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 p4 k+ A6 ]0 Y3 R
29.             return -1;
    / r1 q$ r6 S8 P2 h4 x
30.     }
    
31.     return 0;
    : H8 v( n5 x1 T8 e3 H1 n
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)
   $ t3 G& g, g  ?* b+ k
3. {
   5 h( g  e  V) ^' n. a$ C& C
4. 。。。
   
5. while(1)
   ! ?8 E, M4 |0 X+ k8 R2 P; O
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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;
   . N% e5 D0 T9 E0 Q- O
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ! G5 t9 n" O' y1 i/ `9 }4 l' R. w
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;
   & j! K0 A# j9 R% F
2. pthread_cond_t pct;
   # H# `; k" \# Y" R" \, L% ?8 _
3. int main(int argc, char* argv[])
     T! R, W/ k# B6 \$ h
4. {
   / Z5 o5 N: f7 I' k: S; m6 z: a4 G
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # n: p3 Y, e# _* y
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / L3 G0 S$ S0 V
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);
   * y+ _% K' w- @  E  ]( h
10. ...
    : B# I( |- a6 z/ P! O: z
11.     while(1)
    0 h0 b$ m$ e( g) C& u7 h# d
12.     {
    : ^; u: t# e! @  Z' S
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
      o+ A! {% I: w4 Q
15.     }
    
16. ...
    5 [' H, ^5 I/ h2 l( F$ h
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;">
   1 P/ e: s  I' O+ S1 Z/ j
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" \
   / z( X4 Z3 p' M
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   $ c# {- \( v4 |6 {: G
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   5 C) ]' D# b2 U
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");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' b8 W; I; d% @
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 S: J+ H/ A- t3 F
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 @; Q6 ~8 t* S
12.             "\r\n" \
    / z; z3 C' a6 t: V( {) n
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 b* v6 }: C/ g, Z' _4 G: z
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    4 A" w& Q. Y) z
17.         return;
    4 T9 V5 j9 ^* t6 d8 \+ N5 ?
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" \
   ! z# Q. i) h$ A% i* f0 A, \
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   % b% ~% o" m9 A! P
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * f! F/ |% K8 j
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   # ^% n2 G  F8 A
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   - S0 j! t* Q) z( O5 D2 Z6 o, q
7.             break;
   5 {' \8 X! l  A  {1 I: C
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    & D6 I0 Z3 f. m  M. p
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' Q' ^0 ]0 \2 A& V9 I  a4 M
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。

) c$ `2 T, K; g4 d/ ~3 v

, i* E1 y' J' B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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , w6 {! Z/ M% U* F
5.     {
   + y8 I4 t6 \" F$ Z# _( b2 z6 z$ g
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 @; L1 M7 f  T0 E0 j5 K
7.         return -1;
   & l" F# _! ]* ?$ \" O$ V, Y! S
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 Q5 x/ S3 D& I% a# N8 Y  w% Q% X
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
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：
4 {. N  H6 Y; m  H2 v+ k) w  b

1. while(fend > 0)
     E) d+ E. D9 z' ^1 x& P4 S
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 ?* n2 r; q+ k; Q% i
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 R" }# F6 G1 ^& E5 p
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( l8 i4 k8 {. j8 f( A' p! b$ T  O8 S
8. picture.fin = 0;
   5 T' i+ z2 H7 S" D
9. }
   
10. else
    # @* J4 G, Q# ]6 c; l: H9 J
11. {
    ) G; _2 d: a: S
12. picture.length = fend;
    + L8 b& Z" H+ U# O7 U' g/ i+ t; C6 A
13. picture.fin = 1;
    - g$ k% X& ~& M9 J: r
14. }
    , l* k+ h; x; ^! F; s0 k
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)
    # C" G1 A  I5 a& @4 T3 t1 I
18. {
    : o. C5 M( O  E% `6 ~$ a3 f
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ Y3 K# ^* x7 P
21. }
    1 C& M/ S6 Z& s" ]
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . s4 Z4 a. x4 T  V
25. }
    0 e4 P4 O9 ~1 u; a
26. }

复制代码

* K# [. c/ ^: X

* T7 z' E1 u2 z/ f. s  Z- n. t' k! O9 ~iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html