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

  D" e" J. e- ~$ g

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

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。

, o( @2 P: e& K4 f  _6 D- Y  ^

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 q* a9 i7 H: Y4 p

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)
   
2. {
   * S7 y  r; [2 N4 O
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - }& k1 J$ V* k! x# r/ }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : |, L8 ~& t/ n( [
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 ?0 \5 P+ M- \; w; e( {+ ~
13.             return -1;
    " Z, C1 u: D0 C
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 [" O) w4 l: t) O/ ?; N
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , |& `; u, s: ~: ^) x) b" p) {" E
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    - i+ |- i! Y" P/ _% f) W4 A, C
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % M; L  b/ f! S% l' h  Q
24.             return -1;
    3 U6 {. q7 O7 Y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( W. }; Y2 U/ d  r
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    , v1 l0 {; S! ]' D; _
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 O5 o. ^9 N' K# P: q) K
9.     。。。
   2 Z% n% d9 s6 r( M. W- _! ~
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ) B  B8 D, P! Z. O
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 k6 t* }3 L! D& L
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     Q% @/ ?* m0 c+ a
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;
   8 s2 y. A7 N+ y0 `
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   0 |9 `. |5 V- o! f( @6 z
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   8 ~/ ?" o8 \( _7 W* o% d! M8 K7 f6 m4 I  N
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ) B" n7 N3 b9 Q7 }2 J  B; z
11.     while(1)
    
12.     {
    7 ~6 o  M6 K6 q4 ?7 g
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    % I( c1 N; |3 _7 B, n
16. ...
    # t; n0 S' m8 p0 c6 n
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" \
   ' z% `' @% q9 @% B& y! C8 _* A  m* w
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   , @! o& m; Y5 x4 \( Q' P
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" \
   ! x# X, k8 ^2 E* a
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 t9 c% A% G( v
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    # l! D$ O& B) b( w- N# M: t& Y0 \8 g
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , f- w# u# e1 q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    & T# A7 j3 ^2 L' g9 m. R
16.         free(frame);
    5 A. q" ^% B8 O' ?- P/ j
17.         return;
    ' [' U$ l9 a- W) ?- m1 O& I1 W
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" \
   3 K: q* i  h' r! S% G! \2 [
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 Y( @: `+ W2 i( I# O
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    . i- q4 }* W  y" Y  j
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

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)
   3 J8 M  K3 ]1 U8 @9 u3 s
2. {
   3 C6 _: u( F5 K0 n+ w+ H* [
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) c* X" i3 k; h0 y; b4 J
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * s/ R  |% ~, W9 i/ {
7.         return -1;
   ! U% f* ~: _! \, L8 x: {6 H. o
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 w+ d7 _# s$ t) Z! h& q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      S) _# L$ h. w3 h
13.     return 0;
    ! _2 k( D( f5 i$ {! [2 H
14. }

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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：
3 I# q0 G  w2 g: B3 ^
1 N1 f! `* m/ f, Z* P
1 x0 Z% D: G: Q" E

1. while(fend > 0)
   ) b+ y& N; j) M3 S3 n) B( }
2. {
   + c0 c3 i% F* _
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 v! U% t# _6 F4 k+ O
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 y! [) d% A% f% r" b
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' _' E+ k7 c- p& F- _% b5 m' \- r
6. {
   + Q! V( q( J0 H+ T. p
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   9 ~; a' D  y9 |0 ~1 W# V; r( r
9. }
   
10. else
    7 s2 Z; S3 D# x' Z
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + n% ^+ W) E; E0 @9 T; y7 N& E
13. picture.fin = 1;
    9 z! k( V9 N% K1 ]
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + R3 {2 B0 i' V" l4 V+ [
17. if(sendbytes == -1)
    1 t1 q5 x6 a! k& z! N, i
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " k# d4 ^, z4 P0 o0 W  c) d
21. }
    * r. X0 b& J7 j- s
22. else
    . D% H2 B3 t$ K: t, C
23. {
    4 q; o! M: B2 c& d9 I; p
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % E/ U0 G" a+ G. p: ^
25. }
    3 V' Z/ G/ n# O2 k6 o9 }) j
26. }

复制代码

7 l; Y$ B6 C& ~0 P

0 z4 P6 F9 l0 H
" S; P1 Z/ D9 [9 TiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html