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

( x4 F9 v8 j# H( A, q/ Z2 O

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

, k/ w# H$ `( r9 p; t3 F# ]

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。

, _5 v2 {, A% T7 h9 ]3 ?

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。

  
  . ~5 T% k7 n9 J6 @: t3 M( n8 Z1 o4 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
1 l* K# e/ D( G! \: _- ]1 H5 y1 t( \, \

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. {
   1 c+ B( u* ]) o7 |2 Q* r2 g
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " k1 ?9 ~& ^3 R# ]/ H0 U1 \
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) A( I9 X6 m' k, y
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 r, b" S+ l: R- L
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)
    ; k% {  ^& }$ X$ R* K( E1 M' t* m
11.         {
    1 ^5 `& V7 k& Z9 @4 j
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ P4 U- H& g- a. j5 Y% q) [( L
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    1 V, [& ]! K. w2 O, F
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    2 T6 K3 A8 A% w  I* j. ~! a
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    " h: z4 _. x7 ~1 ?, e  p
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    / `% A, ~, Y% m+ _+ ]
29.             return -1;
    - n1 o* _. {3 _; l& B3 w
30.     }
    $ t3 [4 d) ~1 D4 B" P4 [& @0 a0 E0 w
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);
   4 T3 {# c, ~) V: D! N! |4 i7 J
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   1 j* u  B* M' _9 C& o
3. {
   + R# ~( f) D6 m2 M! y
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   + V* K% R" ?' E9 o3 F' C& A! z
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);
   ( S5 a( k4 {! l% a+ N, c4 K. i3 b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   " D$ ?5 F: Z% ]( ]  G7 W; x! q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( f* @, x2 H9 T8 f6 ?
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + D/ G# w+ m$ |! ]! l) O
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;
   * U, _7 Y& ?7 `+ ~
2. pthread_cond_t pct;
     Z" Q! W) L  ]  t3 s2 o& P
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ t4 ?6 F. R* L$ W, [/ V6 ~9 Y
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 u: ]# f9 u. p; B; p
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % T" d+ \; F, @4 C9 v4 p0 C# |
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & n8 G1 D( a8 k6 v  n! u) Y
10. ...
    # |$ N& l& ~$ Y5 A. Y* A" ?
11.     while(1)
    
12.     {
    # E$ h7 C  T7 }% e; c: a4 m3 k; C
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    5 d1 X" _/ i2 L! W% h3 }
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" \
   ' e. K+ z0 y8 ]4 Y0 w
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" \
   + w6 F. n6 N# a4 t8 A+ x- o
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   4 O8 _2 _% u& e+ I. s0 d
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   * a) x& T8 B+ A5 Y$ {$ A
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ d' W5 o) Z  T  h# `8 j1 Y! H
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 G# k9 E( i  D
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # Z8 y3 c  I3 y% j9 y9 K. @; P. }: U
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 \/ t1 U9 Y6 }; g6 m
16.         free(frame);
    
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 M( f0 h1 c8 ^1 [9 }& p
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   & T1 r+ O8 Q2 h, \
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   6 ~, c) p$ W  [% \
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)
   1 s' I+ A9 B! z9 x/ g9 ~
7.             break;
   + o$ M" V1 p( }2 J0 |8 v' i/ G' o5 K7 K
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
     I, y. }% b! f( E+ |' a  v
10.             break;
    8 i% e6 k* `1 N5 H& I; V
11.         printf("sending boundary\n");
    6 z* L- h3 k% u! M
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : Q: h3 c8 I- D* o& ?" k
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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。

( `! q2 f* a4 r$ C% |8 n

6 M: v' k+ x4 f' O0 `# N二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
5 ^  i4 X7 e- W: z! j2 q9 @

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   6 r. [: y7 S2 O
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   : @/ g, \" D4 G  B; Q% q
5.     {
   . I3 o7 J7 I  }8 I! D9 z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   " V( f1 h) L! j, G4 F1 Y
7.         return -1;
   
8.     }
   7 N) B" p# x* o' z7 }# V9 l7 `5 n
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);
    " F/ m0 F) D( O, A7 z2 Z* ?6 q
13.     return 0;
    5 N. v# i( E/ D
14. }

复制代码

& v5 R  E7 o! K* C2 H0 U8 |
  [6 G! Y7 m* 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：
0 x$ X- x+ w' v2 R# z/ m! ?2 W, u
% j9 v, [% D4 r' b* D- d$ W

1. while(fend > 0)
   " S0 Y- \. Z2 h" U3 i
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , S+ l; y$ }! B% r+ V) ?! P
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / Z; f. b- L3 N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 _/ q9 r, x" h5 E# |( W" d
6. {
   " A% |! p/ c! N
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ' V' @+ O* m" ]1 x' |7 C- m, j
9. }
   
10. else
    
11. {
      @) U* {6 m! `1 S
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    $ D6 c( a3 M( B5 R8 z' x9 D8 h
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 l6 q) {# _; s& s
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * `6 L' h+ `3 n/ {  V- @1 K6 i
25. }
    + T5 V7 Q0 |! x" H3 p( t5 ^
26. }

复制代码

! i! L5 ~" ~7 W7 p8 S4 z

% @4 v; W; p5 [$ d% Z. Z7 Z
& s$ [' w, L9 X9 S1 I8 v9 ciMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html