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

* M+ _. A/ O: t: w5 [4 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

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。

( C7 u. x4 L3 ]; \% G7 E

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。

. A7 ^( {: q5 V$ `& Z; [0 f2 [& E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)
   & v. R! ?. a  j
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   9 b8 F( ?9 X8 J5 u' _. |' R( T, H" R+ I
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , a% ?0 o" V+ l. d
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   : {+ w- r" f4 \  p4 |
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - k+ K! _: P- f2 `5 e4 u2 K
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' a/ B' k: R5 o; I: l7 L
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    , Z$ `% n/ y) c
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 p4 ]$ R$ `% i4 ?4 `' N
21.     if(ret == -1)
    ( [( m) w0 K% l9 h& b
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ) T+ |0 _5 s0 F6 h5 g- D7 Z
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    1 {4 B/ S7 z. I  f
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    * p3 `, w: u0 ]. u' T
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. {
   
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");
   
9.     。。。
   ! B  g1 n; f- f: z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ O# m6 I7 M) e; E5 D+ R
11. }
    % e0 D$ o0 \( V4 r- ]
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 k. H6 _$ [7 |" q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' ?3 t) ~2 ~' Z) ?/ j* f9 \9 j
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;
   ' W: Y6 h5 a' `# b5 v
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);
   & O9 S! C8 i' _" s
10. ...
    6 u# t, x: M0 \) A" r3 T
11.     while(1)
    
12.     {
    " N4 W# F" B. O) T' k
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; M4 @) i7 c( ?$ h7 d, `; p
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    8 r  W) R& j' ~! f: v. w! D0 B
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" \
   
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" \
   3 P6 b, g# u* n% ]. m! M1 I" E0 m
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   . {! m4 e  c3 J- f
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" \
    / W$ r5 K3 q7 a9 B: M
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; |* L$ L6 g" g- R
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 z" m* X# O/ M5 R
15.     {
    3 y4 x7 f- N/ T- F/ s1 T
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ D, }% W7 s6 a- t1 n1 ~, o
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" \
   ! U2 t( V1 J& G$ R. D4 T
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);
   ! R' G1 T$ r- V* p: r
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   1 \+ L7 y, o2 K; p( P- y# O
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * q  B  H# I2 F8 u+ R
10.             break;
    % f0 j9 P1 X2 O7 c
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 m: a! e0 B9 J/ B1 |: V
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * W0 u8 C- c& L( C8 S3 I
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)
   
2. {
   / I# b; \8 }9 @# }2 e
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   7 [4 H$ H. n9 X* j, ^
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 u  p4 K! i% z* X$ v, Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 s2 v8 c! K5 ]% O8 n1 M
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 Z% d2 n/ z. L8 r- G
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - Y9 z; d, _/ A7 S8 ~, D5 w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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- p: ]' b/ g  A& N1 W. G
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：
' N1 c# z! U$ V% S3 C6 X5 U

( n5 S8 X3 {1 B) Y' y  ^$ d

1. while(fend > 0)
   
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. {
   ( I) M9 ?* g3 I! E6 ~# q. b
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . F) w4 s: ~0 N' R0 l% {) M/ ~
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    5 p8 T3 C, C  h  J6 R1 J. k
12. picture.length = fend;
    : v( H) `2 F' s- D1 X$ F1 N
13. picture.fin = 1;
    $ u/ L# o0 b0 W5 O3 T3 ]3 O
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) Z) ^# O3 |+ Y( _
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , l, M0 C8 M6 I+ m. }/ n
17. if(sendbytes == -1)
    ; Y; [# L4 _, t, M4 v7 N
18. {
    1 t9 Q2 a" H8 Y* B3 x# c' h
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    & f$ Y( g3 n% X- H9 o' @7 @& L! i
22. else
    
23. {
      q' t# C5 `3 ~# z+ v* n
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

4 V: l0 a6 h. o5 @2 M
- J4 N- s7 t% h" U& J: V0 X

8 b# b3 ]. [# s" P7 N) ]
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html