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

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
& ?4 f; j1 B% l' w9 L0 H0 H2 U1 u
, Q, K5 x5 _$ z

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
) ]# _+ ~0 C8 K& P# k6 I0 c

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)
   ! b+ D/ T/ m% K
2. {
   ' H% P, d) R, m$ A* X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   0 X/ M. h; o3 Y2 d7 `( n& T' I6 x
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 i% V- _( Y0 i
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ! }! F! c5 f% Q2 C2 z2 d
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! _! ~. I2 w  J/ q/ x# L) z
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)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * O: }. _6 z  P. b( y
13.             return -1;
    & G5 J8 p6 J: \( j% Y' J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : N' N+ v' V" C; V3 Y3 v
17.     {
    8 y- t% y9 t8 O6 f
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    + d  Y5 G5 w- q+ E! G
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
      C2 @; s& R* a
24.             return -1;
    7 O% I4 W: s, ]. I; _( A
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - B3 M/ H( k( P# A9 s6 @1 G4 K* I2 o* M0 Y
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    . w# G7 G9 a3 P2 Z# `) ^
29.             return -1;
    + K8 \' @% t# _/ ]( N5 r5 m
30.     }
    8 }. m3 z  l1 \4 j) @+ }3 g  ^
31.     return 0;
    3 P# N; h2 y& W6 P8 H5 b3 D9 s
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. {
   / p5 [4 R5 ]  d6 V! Y( z# C
4. 。。。
   * d8 k# w9 G( R
5. while(1)
   
6. {
   1 n& G' T) w, Z5 m: A! r
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);
    5 E8 e# A! p/ a* Q# n: @7 ^
11. }
    
12. 。。。
    ' Y; u2 ?7 H* l: _, B. m; x! 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);
   , t0 r. K+ I, d
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + l- Q% |+ p3 b
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   : ~7 q; F0 b% B8 o6 I* c
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   7 b, k. ]- h5 |. }9 e% S2 T. |' X
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 R" u9 |2 c& S. o7 n3 W$ w
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);
   1 R) n1 |# o+ a9 k$ h7 F5 ]
10. ...
    / ^, d- v! p( E
11.     while(1)
    
12.     {
    6 p& o6 H; e3 C- C' g1 @- ^
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    : B/ J6 B, e* d
15.     }
    
16. ...
    - F- d& w2 |+ ]3 n7 T
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;">
   * d$ u# |: i1 C/ C2 G9 Y- L
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; `; J' ^0 |5 x6 _
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   3 ?. I1 t7 D( n; T! S$ ^
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , Z! @3 {  ~1 M
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   - W' H9 \# F$ `& F  j
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 E6 Z4 c4 y" X$ O( r
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) V' L8 ^( h  B$ D' }+ S: Q
10.             STD_HEADER \
    " e( j* N1 t$ N  Z4 G  w4 f. a
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . G: [1 b! ~5 C/ r8 G
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) q5 `5 M3 {4 w" }5 b
16.         free(frame);
    $ j, ?0 J9 K5 K% r
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" \
   ) K9 V- X: k: G" J  I
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");
   % w: k7 z  |* x! I
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   % \( [6 w* o: S# I  Z+ _( q* b9 C
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 u# k% `5 D+ Y/ |- F# q& {" y
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ( Q4 s; z- Z' I- r: g
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 K, C- m9 f3 |" N# |6 C7 t) \- v
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . _1 |9 K  @3 E6 {+ @
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。

4 P& i0 g& V1 D+ ?2 S" a9 G; X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))
   - s8 e* ?$ I7 p  Y1 m/ N
5.     {
   " f/ }  O) V) @8 P
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * T2 K! C& s, n5 o# `4 c5 c
7.         return -1;
   / N9 c" U' F' ?- i) o
8.     }
   + s: s' }  c" G# O, }, ?3 e/ @8 I
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * f( K$ r! k7 L- Z  R
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & \3 e& H. c* B6 L
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & Q- l) q+ E$ K% O) E9 m
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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$ e" W8 v; \0 p: q/ V7 n
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：

# _" v# j! t1 y! n

1. while(fend > 0)
   / M2 Y' I: e& M1 f: |$ V. v) r
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - n* y; W) G/ |5 n) H7 r) q  O
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - d  M+ _- V/ x! n& X
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : K% ?; K3 T8 V. y4 W: @" B4 c
6. {
   7 K* o* a7 H" n* v
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   6 S! r3 p+ c) @' m) l$ o
8. picture.fin = 0;
   , J( F/ `. v; Y8 |; r
9. }
   / M: c0 `# l: Z$ a5 K
10. else
    " k, k. f; u3 S
11. {
    
12. picture.length = fend;
    , y' V9 J% l7 }" G) t
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) ]/ a  e! J& |% }$ s4 [: o
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
      [! j( O7 R$ f+ k5 o
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    % h4 O4 O; G% o0 O) [
26. }

复制代码

# ~; w5 `) H* E8 _, r) E: [

  z1 B8 Y' r5 I' ]* q* j
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html