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

5 r: D. W9 ]) J4 B$ y( U

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

9 j$ l" E- k$ T* S; ?

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。

* ^6 k5 Y2 e2 {/ j

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。

  
  2 G7 i4 x3 C6 {; `0 g3 ^9 [# F

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
% Q9 f2 Q9 {7 S) i

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)
   3 d/ X* y7 @1 T( r6 Q1 ^' r
2. {
   - C+ C$ e& k" B" |
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   $ w& f' a6 G# V9 `* n
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + T% w: h( Y* X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 v+ w0 s4 N' |, K, `) 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)
    
11.         {
    * S7 n1 b# F- w; v6 ~
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    9 `% x( _3 ]& a& e8 I: U
15.     int on = 1;
    ; a4 {) r) I: i* \
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ! ^! E8 S& X) O
19.     }
    ; o: W  u( K% f3 F+ e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    1 l6 [7 n- o3 b# p4 n8 z) {1 R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 s# M, i" k* _
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
      E1 D  S# t$ F) C5 x  c5 y/ {
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    * w9 F8 T4 G: K
30.     }
    0 q; D1 @- s  O0 S7 O! h
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);
   0 g7 b  r) r; k' e$ X) @$ E( s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ) w! a: R8 A# N' m, J# [
4. 。。。
   
5. while(1)
   9 `- B$ h) d2 L
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' u/ L- F" k4 `( u/ w0 V
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   $ M! z" Q+ s+ N1 t
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;
   ' I6 D) q! N" g3 k
3. int main(int argc, char* argv[])
   
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. ...
    
11.     while(1)
    + S6 U9 P7 v+ A5 i" z
12.     {
    ; l: L* z, L' e& Q8 V
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    7 j5 N6 o- n9 Y( C& v
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;">
   
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" \
   / ]% t1 _" T) I! [
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * C. F3 I0 C( G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   5 G# U4 w$ O) h. f4 s# C' {
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   1 f2 O3 b, r$ i+ l; _
7.     printf("preparing header\n");
   5 ]" V: `* H" ?3 Y# Z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 R# b: o* A- p5 ]/ F
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    2 t: v+ X2 u( N! G
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # }  l* P/ N, U, i8 p2 A
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - K" I& L% u" r0 _
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ; W( V. J, j# r4 |! R1 `
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" \
   % X9 l; V1 }6 \; Q( }
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");
   % }5 {& A7 r+ H
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;
    6 J$ i9 Y' |, D( s7 D; z5 X4 [
11.         printf("sending boundary\n");
    % ], g8 s" _) \! v4 V( ~2 R  w8 U
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # M8 L# a& _% N) o) s0 Y9 S
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , a5 K1 k( D: R3 g& 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。

) m# b+ O- _5 e

5 {. E3 l3 z- K8 o; t  G6 e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);
   3 c+ f, n$ d& c+ H( T
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ) k% Y+ \8 Y2 H, r0 J
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   " ?" w  t' t0 x. b
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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9 U/ w8 w: K& ^8 V; j
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：


  r# U3 u: k6 M" I/ Z( w5 ?4 o5 Q- O

1. while(fend > 0)
   3 S, k5 s6 T1 n2 D
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 w, f) X5 U' W* T5 Y, w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # _  \, J6 p1 `; Y+ m  I, G
8. picture.fin = 0;
     ^! _! N0 @* C% W) u! W" R% q# @
9. }
   * M! d+ \3 i& s# n) ~
10. else
    
11. {
    4 `3 |0 W: o7 D- d+ _4 M
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ; W, M- x: a" T7 e; v1 t( `
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " S! Y! ^" X  `
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * ]: G% a9 _! R4 n
17. if(sendbytes == -1)
    1 r! Y. V  `/ h
18. {
    : I5 z" E9 A! \3 H. t
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 z' V5 l* \0 s1 S6 q9 U9 q
21. }
    + p: Z, A# B6 ]) T
22. else
      a0 s" V$ z9 A
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' c6 ?( n- S7 t. A% f
25. }
    
26. }

复制代码

5 \  H  X: _5 W9 J# p5 W9 `

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html