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 S" d- B/ L+ ?* y% ~9 h3 g
4 D/ \8 y0 z, g, I9 B2 x) D) B4 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

, r) Y4 L/ l3 a- l% E: u

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。

2 a+ p& J: m' Y+ q6 L' t

; Y% K, t6 o% }

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。

  
  0 _8 b. v  \0 r3 ~& h

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)
   ( w9 a) x# p+ M3 z' P2 d1 i% r1 n
2. {
   2 h8 l+ R' W0 L: D0 q* P) X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   * _& j2 v8 Z9 q4 t/ |- ~) n# V
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; x  c4 |% m: x9 Z4 I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ! a/ G: R8 L7 C( \5 p
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( N( m! t* w1 B  K
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    " k1 p1 W3 y) h; ^# D" u, e
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( ^: w, N# F3 K
19.     }
    " _* H' E+ j, }% G  J( x4 e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * I8 b5 _, `8 d% i+ F& Q9 s) ^
21.     if(ret == -1)
    ( \% Q( {( {- ^( Y6 s+ C
22.     {
    : }0 Q) \! ~5 l
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    $ F# I0 k! P+ C  {& C
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 S! y& U3 g  U3 y
27.     {
    4 I9 ]) O2 A% l; J) @, a3 w  L
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; F1 [& U+ }- P) S# b
29.             return -1;
    6 F4 w6 q& [+ N) |1 ?+ Q4 v( ^
30.     }
    
31.     return 0;
    / k- N! A1 l1 l! w9 J
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)
   ' w) t6 A. `, d! f6 o. u3 m7 v
3. {
   + U6 F( I' t& ~  N6 z
4. 。。。
   6 N5 [8 y9 e+ s+ b9 C: V6 b5 x
5. while(1)
   
6. {
   ' b- u; K) b- p  g6 F7 R
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);
    + }, ?# g& ~" Z
11. }
    , I: I; p! r' A# g% z9 n
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);
     {. s2 S% v8 G4 I# S
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   6 n: m$ W8 Y" r- i, P
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
     K& ~% ?8 @+ |8 {
5. ...
   # e5 z+ o- z6 a" j0 A$ d/ A6 D* Z
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 s: P1 \1 ]( N' P. H% U% c; b
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   $ D6 F# H) z- X7 e% Q: v
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & Q7 H; e$ M. |! s. S3 s5 |
10. ...
    8 Y0 w& g" ^) E( |
11.     while(1)
    2 k: @; \* \8 I1 V6 S
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 R0 F6 S; |* h
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    
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" \
   , N3 p) C1 P6 T+ m8 `) L) q: z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ( z0 V' ?& \( H% x. Q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; ^! h# R: R( s% u: a, U0 s
7.     printf("preparing header\n");
   , R. `+ Y6 d7 v& p9 l1 `* V& b
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 w" B. D0 ^# _2 W' ]" T7 w
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   9 v' q1 |; F5 [0 m9 K, A, ]
10.             STD_HEADER \
      M; D( p9 t% \2 O
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    * f, j: t1 w$ R9 V7 `
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    " e& i3 r4 ^. V( q( x! c; |* l
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.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 @" ]7 i5 h  o5 B' V
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 Y& H; z2 e4 I" E5 Z. S& o  l# p- c
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");
    7 q; E+ ^# k. _6 L
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。

% f5 `+ t+ O$ ?2 }$ M

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)
   $ k7 k* V2 p/ U. L& M
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - Q3 w0 K; I6 T  e0 M; s
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   , |, ~0 Y! y$ l3 c, o
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 p9 X, z; ?& Q4 V& {0 @% C
7.         return -1;
   : S) n6 q* Q0 {
8.     }
   " S/ U! L' P! r8 i: a
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 R  J) L6 R* d" i2 m
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    , T" i7 z! h5 Q6 a( R, l
14. }

复制代码

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 b6 X" ~( }$ g

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + K3 o( |1 \4 s! k9 {( S* f1 o6 _
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - |5 N9 h- `  u6 d7 L
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 L& v2 G7 u* \  u
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / C7 w3 l8 M3 n1 Z' J2 Q8 q
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   . k) z' P8 q) t, B2 k; ~! F
10. else
    
11. {
    ( D; _4 j7 V# Y! u
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 E. V# y+ Z8 u: H) o
14. }
    * p# f2 M1 N; ^- e* S& c
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ k$ E, S1 b. u9 ^0 L5 d
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ `$ _3 b  i1 `& p2 D
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    $ [8 }- \9 h% \$ ^$ u
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    - P! N4 G! x& W6 G& n
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. P8 N, H. w0 k+ O
+ y) Y3 d6 }2 ?4 \3 @

0 ]/ O4 N/ f8 T
. f2 E. S  i( }+ DiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html