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

9 t; f2 C( F' e
2 |* {  T) s) ]

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
" S. a) d+ X- }# m
0 [! P# u9 D4 V2 _5 s3 P$ m

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。

* h. j! |9 c1 p* P, s) e2 x$ c

$ T0 B; M+ v- ~% F$ V% G3 @" d

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
- v- `, J' y2 E& p7 K7 ?

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)
   7 ?( z* l, r  J3 A
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' v/ X  @9 H) R5 U. i# {# w3 K3 G9 _
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . E* F. K! j. _; Z! S" m
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   2 s! a) R% i. j# g% ~
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) R- g5 }) Y3 j# v. N( J+ ?1 L# k
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    5 h  R% M( V4 Z& j1 J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    6 |$ S: I0 S9 _$ k7 H
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " x( s$ O2 x" I" D  e
17.     {
    ) X9 H& |; W' X( ^+ E
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    2 f( n7 `% U+ d3 `" f$ b
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . A; n" n) y; D, {) F+ R% e3 l8 W
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 E; I: P3 t7 J# Z- U3 Q
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    / `5 C  L" I" F2 h
30.     }
    % [; v2 p/ x7 |2 f
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)
   - V) D+ U( |6 p! a1 R, c3 D
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   9 @/ e% Q* }$ F' K* v
9.     。。。
   7 M$ v3 @  t: u1 D) U
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + s& O7 j6 R+ ~
11. }
    9 V  b# m, M' w8 V. s
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;
   ( ]9 L" B" I, J& x$ ?9 v+ n
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   0 C6 G* ~" {$ t3 U$ e" r4 ^
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # O% [) J0 I$ i4 A
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;
   , C& c; u# R' f1 m& u
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ! y1 B+ ?% s) H. I5 z, R1 l. E, T
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
     e- s* S6 i' |( t7 T$ k1 W
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 {+ G" E$ Q: m; L" o
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   8 p8 f4 z% ^$ [  K
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   5 g8 ~8 M* I5 k' ^! d% P9 T$ f1 V
10. ...
    
11.     while(1)
    : Y1 }9 Q# B3 d$ [( _
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    6 R; k) Z; Q1 E) S) G; c: P) d
15.     }
    
16. ...
    / i; D! P# u* j( @& s; E- T* t
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" \
   * _# Q3 j- ~) c9 u
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" \
   ! A) I) g' C2 M6 m: d, ^, M6 _# A
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 ]/ W/ |3 d" ^, G4 q+ D+ O( H
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / Z9 q# v6 u' z4 n; j
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   : W3 i$ V6 B- F& S! M2 b5 U
10.             STD_HEADER \
    0 M7 C! i' l8 _; e- l  Y7 c
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 g5 e3 Q( I! x" k" z) b- m
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    , I- ^9 r, _( c2 d/ b+ Y
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" \
   " M8 r1 r# r4 S9 r$ }( K
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   4 C& b& U; \. a" C
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");
   ' h2 I/ b$ k. F
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    . T, |. }" U3 \, [# s! h2 K
11.         printf("sending boundary\n");
    & [! p' F9 A9 I* p% t; c
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( S  j! u1 U' v1 Z
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。

- h/ Y+ d* T0 `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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ l4 `" E, x- F  s5 |
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' y1 U* J+ h3 C
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
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);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

* s( e# c2 r8 f9 K0 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：
8 f1 N$ I# l2 Z! k3 L; p% A

- S* y3 m% K6 L$ D' I' x" X8 d4 X

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 r4 u+ _( u/ l8 j" m
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " p7 T/ ]" G( ?: w' M9 E
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ; F% n& g5 Y* l/ I+ C
11. {
    , E, j: i) Y8 X
12. picture.length = fend;
    ; J% l% T5 l- Y3 @) U( e
13. picture.fin = 1;
    - N" G0 D: @- P* K" g7 `8 ?
14. }
    9 R( H  V, E+ H) ?! `3 T
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' p: |( @$ [" d' l, b+ g" h4 I1 @: Y
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; f# P% P: g, _3 b0 x! a
17. if(sendbytes == -1)
    * ~" }' X+ D4 U+ r# {! ]
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 F# ?/ O' m. J$ E0 S/ n
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

+ K' V& ]2 r# ^% e
9 `2 P" `: K- N" g/ V7 a

: X' }  B! L# G9 [" @" _0 X% ?iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html