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

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+ [1 a% W0 _) n, ]. p) 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

, n# N& O+ M1 F* E% A' e4 l8 E% L

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。

# v' V( h+ G3 X

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
* k9 n+ R3 i# ~* x8 n2 B

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)
   , s. b5 t8 u, j
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   - p8 J+ F! S$ S
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 x! u) E" O7 S, z0 R9 ?: l
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
     X- b9 A9 c# L4 M4 @3 F0 S
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   3 |7 L: `( G; O) E( p) ?
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   8 ~7 `) Y8 W. j$ [3 o
9.     int ret;
   , s2 j( n5 k( f" [! O4 H/ j
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , l) Z: C. c8 ?+ H# u
11.         {
    " [4 _+ |3 F( X9 r: T1 p8 z0 S
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 k6 O2 k- L+ l2 r( m7 M3 U% h
13.             return -1;
    
14.         }
    " y1 s$ s& h. R, `
15.     int on = 1;
    * Y+ H+ _# {6 P) {% D) U
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 \& B7 p( v! Z9 A; j# ^! J
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . S1 w% B; m; H& a  L. V% ^
21.     if(ret == -1)
    ) G0 s2 ~; w. ]0 Y& ?% {
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " |9 G6 k8 J% c- y2 G) L) X% H* s2 p
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' Z- Q8 k4 `. f% j# f
29.             return -1;
    $ l: x% a8 Q  Z* w7 I9 k
30.     }
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   % p3 B7 k( \, Y' o) d" V' I& o- S" k
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   & V: g) v, _% _2 a$ F
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);
    * B- y. \; a! D: k% {( g
11. }
    ; n9 t2 d# O& w5 V$ _3 ]
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);
   0 y/ E. m, r/ Q* L
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   " [0 E2 o: h: ]7 J. 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;
     m8 c: J( U9 [! u
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   % ~: `4 B+ Y1 }# w4 J( m% @
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   9 l3 \6 R6 J$ C$ |) M7 k
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + s$ z- q* F, a# i
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     {6 m0 `$ m# l1 A; A) N
10. ...
    
11.     while(1)
    2 S3 ]; v- C5 G
12.     {
    7 s- `  }; p2 _- t! b. @
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 z$ \2 O  E7 U: H+ M
14. ...
    " |5 a, F. s7 B8 w
15.     }
    * Q/ H  X# Z2 U, ^& s2 f
16. ...
    ( E6 Y" h" A( S7 ]
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 l, [) L6 ^4 O3 B8 ]
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   0 c5 b; o3 W0 L# b- ]
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ( t1 C0 j# v8 P% w6 J' }' u/ f
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" \
   9 K% F& ^; I" c# X' g$ J) O. j) ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    / j0 |5 }9 G6 i1 e
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    8 T0 b2 d0 a# Z+ p" J! E3 A
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + T" `  {2 |  ?( k3 _/ d
15.     {
    ! x5 W8 f% ]* d3 y
16.         free(frame);
    6 ^% |; t2 x1 t" m9 G6 g
17.         return;
    # t9 I0 Y+ M- `2 V" z) N
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( i" e# T# }9 i6 a+ [  ~. a" S
7.             break;
   ' m9 F) x4 y/ q$ e2 S1 ?! e
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : D' d# q1 d0 v& b7 p
10.             break;
    ; Z) V/ ]2 l; |
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 k' G( Q( D" s4 I0 k$ |9 U8 f
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。

( v) E) x. ]& l

5 j5 e* q  b( Q, b  S# C( ?4 H二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
& K* V. ?3 D+ c/ N& Z7 F( N

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ; h  M( Q0 \% W7 E& L
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   + a, m$ E3 B! S/ T/ ?" h
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 {3 s2 Z- S- b! x$ M
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   1 F" `& R0 b  I1 v4 v) O
8.     }
   / f, p+ W% o& A
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    + J1 T  D& F9 O% v
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    * o- z1 \" b; u5 b3 X+ H( g
14. }

复制代码

+ a/ _4 R7 u+ J' Q
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 W# O: B4 @( f* W0 H
; A1 T" |( s* p

1. while(fend > 0)
   ) m- M- p$ }! j# C
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   / x3 K9 P# Q9 y  k
10. else
    
11. {
    6 o  h6 F3 \* H8 I. h5 m4 \- F
12. picture.length = fend;
    8 n1 O, y& P$ \& e5 }; b  R: z
13. picture.fin = 1;
    + T3 Z- \( s1 U# c
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 @. p: {6 f+ O* s$ ~- x8 ]1 h: f4 n9 l
17. if(sendbytes == -1)
    : ~# |3 \) \0 ]
18. {
    & D6 P1 f3 L8 [' H" \8 [3 v! `
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 W6 h  L* F5 L, P% C* u* t) E
20. return -1;
    % j& X/ G( w- i
21. }
    2 }! k. E. q$ _3 G3 r. u
22. else
    
23. {
      `) |/ x. b  w5 e
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / t0 |& Q' Q: ^. r
25. }
    . k# F' Q% K, t* B5 V! P: K0 i4 B2 X
26. }

复制代码

( K- ^8 J8 L7 s" m) g, ~! _

7 V. h! o  z- b, j5 m1 RiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html