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

; z( Q" z- \! Z, D* n$ B

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

( F' m; t! X% Z$ F+ i+ E& k3 t. T

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

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)
   4 `* F1 |4 d, H" f
2. {
   8 d+ [1 B# t" n. q, x3 ^
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 S+ r2 t3 I7 I  Q+ W
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 E" ^9 i# U  b0 ~5 c! c; o0 O
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 B: \# D% G2 L
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ u8 t6 P; @, n0 @5 ?
9.     int ret;
   / o. m: K6 o" l# \4 y  y8 R- o) G2 s7 X
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - S# w' n. e- v9 k
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 j. Q; V8 M* s5 X: b
13.             return -1;
    - ~6 X: s$ D6 i" X% @( R
14.         }
    2 h& F/ O; |0 f3 }- k# K
15.     int on = 1;
    : I& L8 @4 |) t" a7 F
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    * l# D: u! r  v# q
18.         printf("setsockopt error\n");
    / w, I$ D. e& ?7 g: X
19.     }
    , c/ h" M  ~; w' X' a  _
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ' [0 G# W" O) n! ~; r
25.     }
    3 R! s$ o" E1 ?( q  _  W' s
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( E' l$ _1 b3 m/ r
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    0 E+ p% K6 }+ k; g$ B1 \
30.     }
    7 B# A" W6 @1 e
31.     return 0;
    + Y. X; c2 o% n% Y. q) U* \' {
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);
   * z8 g% p  t6 I7 C  h, O! d2 r9 s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   * w! P3 {1 t- c3 L
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   9 g, q( A" f% z" i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ f+ c+ h3 d; }7 C; P
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    " |; c) \3 X( c2 K- u
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;
   ' b0 b- s$ X8 d  F" e/ y! m
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 A8 _- q- P, q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
     f' B( {) |: {: z, o/ V4 w$ j
4. {
   $ j* d4 a1 J9 j' I& x; a! O3 X2 I  l% h
5. ...
   ( K9 Z9 V& I: M' o
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' d* s. d0 u! `. k5 l0 i
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. ...
    # m! H! o* u$ [, h( A1 m6 P
11.     while(1)
    
12.     {
    . `# |. Y2 v4 `
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    2 M1 J4 ?! W# |( e
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;">
   4 p5 p, J" S0 S) O& a8 s6 z, ]- p
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" \
   # ?7 S! b8 w# i9 l3 I7 D
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"
   * y) v4 a. e# ~* x6 A# v
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # b3 G! e2 g4 O; z/ o+ L, ?
7.     printf("preparing header\n");
   . o6 J, i4 G8 d1 I% N! }+ w
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 `) b; w3 K1 W7 _1 M4 p: a, ]
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , J7 S: _* K3 }/ [9 U7 |' g% f) K, {
10.             STD_HEADER \
    4 a& X4 L' T; }0 C
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    6 ~2 {7 n1 t3 }' z
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + r0 {' L% |+ [. f
15.     {
    ' Z* n8 g9 p/ j' N: N# A$ m' h0 \
16.         free(frame);
    5 P( G, H& K) m  _% M, ^
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" \
   ) J& u) a0 x3 W1 m; [, f& l
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   # J' Y$ f# R- N
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 W2 D) \3 a0 G, L
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   6 H% V1 W3 S8 d4 n2 v. y
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    8 P- `4 V6 F3 A; D4 i
11.         printf("sending boundary\n");
    - J$ K3 o- F. F7 M
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 U- k. P& ]$ C3 ^
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。

" ^) L+ y6 C1 h3 ~1 @/ e: ?3 |+ m5 ^

0 f; Q' R; o. x4 ^: ?$ R: ]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. {
   : Z/ N4 G2 t5 c! w$ d3 I
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 g7 C6 C( @" V- ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   / v. }% @5 X7 N
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     S8 j/ y$ j# E, Q
7.         return -1;
   2 D" g- p7 s0 V7 n% w3 v' f
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 }$ ~$ N1 Y1 I
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 Z7 K7 C5 f* I3 i. i
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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: o" k' b; L+ W7 \$ O! h  R& L* o
4 ]+ J) k, j' a3 F! Q2 {$ `5 k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：
: Q* z; d2 q2 J7 V: D- s: z

$ U$ b' ~% ^) J' D  n; S

1. while(fend > 0)
   
2. {
   : y5 L* N  I# G1 _# d+ q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / p# ~/ R2 ~# T- |5 F* i
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + A  z: p- c1 J+ m" N* [/ c
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   & c8 l  z7 j/ b+ R5 U& x6 |
9. }
   . n- u3 a, ]+ s3 z( W+ J
10. else
    6 q# S. Y& {+ `8 ~
11. {
    6 n' C2 \) H2 m5 H, ?
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    7 b$ K6 A/ u" B: [5 u) ?
14. }
    4 @* L3 _) w+ O  ~9 o( l& W/ E2 n) G
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)
    9 V: ], G3 M, N1 j* T0 X' O) V' d
18. {
    8 d1 O0 y1 s5 b
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " N7 R/ R5 S- X9 ^! B& x2 j
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    5 V# h2 P+ {6 \5 i3 E
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    : I5 [: ~8 M# `1 g+ `
26. }

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% i( i/ x; |! h7 e& |0 M' F0 niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html