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

; R8 h2 F6 M' S0 b

9 R; I( O8 D, k: Y) E1 R+ u

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。

% u1 g- k3 P3 D! Q6 ?

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
# |( e5 o1 u/ n+ v, r. k

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 l/ S& s% e8 \  U7 q
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & ^; D: ^: l- n+ e8 m- ?
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 y- C+ D9 p# @
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
     L9 ~" x6 ?# ^  D  u4 o6 P1 e' k
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , e$ i0 a; z, l
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 T$ a3 L4 G. H3 O/ e6 X6 N
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    & p0 r( I" z6 f+ O$ }
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 V, z) J- D: a' w8 a; @
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    0 L  @1 r6 T. t* W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    * G1 Y4 F& M  [6 A3 n
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 q$ ]/ ]* u* |. {
27.     {
    ' q4 V; S% j( [, S
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( _$ c1 \, }# @+ l, S/ ^8 n9 t3 |
29.             return -1;
    3 g) I" o' f5 K+ y0 l# S$ @4 O
30.     }
    
31.     return 0;
    - A, }* q9 Z. c$ X
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)
   ; _8 g; O5 M* E- [& I
3. {
   5 A0 n# w- T2 e- k9 d
4. 。。。
   
5. while(1)
   % E0 J' d: J! U7 o# j" |' A
6. {
   ! @! I: D6 _( w: A1 C
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   8 V$ {& T4 B0 a& u4 b/ S4 K
9.     。。。
   2 m% N! s7 N1 v' b9 q6 u3 G
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);
   5 C, g! {; ~0 ^2 b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; x2 b/ k4 ~$ w) y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 \* i  T  y" v! _2 n1 L
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$ X/ w7 |: x8 b" ^% A# w3 L
2. pthread_cond_t pct;
   ( c+ l& i+ ]$ f
3. int main(int argc, char* argv[])
   / u" \9 V# L- _& L
4. {
   8 y0 _7 v- G' }5 J/ a4 r
5. ...
   * f" ~, H$ e* D$ ~9 Q6 S
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 W5 T8 @  R: n0 u: y8 h% P# o
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);
   
10. ...
    ' s  H0 K, z6 X5 F' u5 D+ X4 z
11.     while(1)
    " P, e; x: w' f
12.     {
    ( W% H3 M3 u* I/ U2 s  U2 g
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
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" \
   0 c" V5 A( I- e5 U$ |
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   , b. W- e  N) a
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" \
   " ]$ c' `! j0 w+ l  |
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   $ x, B/ e2 H) n" t# u
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    * z5 H( ^6 T; _
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 k- U! d2 A' B" c
12.             "\r\n" \
    : J$ H7 j- w' {; \
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    2 w5 a% V+ x  m; n8 j8 P' `
16.         free(frame);
    ! Q  U1 P/ g6 X9 v( w5 }2 I3 K
17.         return;
    8 U: D& i1 j' x+ w- `& V7 D3 {! D0 Q
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" \
   ! `  r) I4 ^: @$ K3 [; K
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   & O# j/ p+ w: O7 J2 ^8 O
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     R' t2 l; w% A$ B! F9 W& j
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     U( ]: p! Q' p: u1 O9 S+ ?
7.             break;
   , A$ [# m& t- ?) N) G
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 P3 ^( v# d, Y+ p
10.             break;
      s; E2 m% X5 g% I
11.         printf("sending boundary\n");
    4 m$ w& F+ N( V
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - U2 @, X+ p/ j0 T
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：
8 B6 k5 h, `1 N; _& @

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   : @; M8 q. v' Y4 I
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 Z- p3 E5 l0 r# v1 |
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 k; R3 p+ D0 A( n0 t% I0 ?, O9 S0 d. }$ l
7.         return -1;
   4 k' b; W  Z  u/ w. U* ?
8.     }
   % K4 @" }* K" P8 r) l  Y& w' Y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % v& @8 N0 K$ U! x' `+ i7 i; ~. T: y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 Q5 i, M0 f) p9 V. V
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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! w6 l, p+ p/ S! Z  D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：
) b7 m3 Z2 T% x) W  H9 k  u
  U( ]$ k0 {9 f- M
6 h8 E) w+ Z+ c& }/ j2 O% B; A

1. while(fend > 0)
   9 G! ~7 p) a9 P9 ]7 ]/ ?
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( {8 N% X1 w, \7 Y( J, P
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " z0 P' {) A, X! ?5 n+ o
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   - j. [, s+ ?. r! S6 V; A# K
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   7 l7 b3 U* ]0 e4 e; L. ^3 Q
8. picture.fin = 0;
   , N4 c: u/ j. y  N9 H2 l
9. }
   
10. else
    
11. {
      c1 y; w; J; w! J0 ~+ q
12. picture.length = fend;
    4 ~  r- N: w, G5 k, ?) {3 t) d
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) r+ w4 M! F# A. _
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    % v' `& J) L& j2 L1 @
17. if(sendbytes == -1)
    1 Q2 g3 o  p9 L5 c3 S5 _$ H' Q* B
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    7 D" o1 j* j9 k
21. }
    " ^# c1 w6 H" m# [
22. else
    . }1 z' r5 q& |! ~3 k
23. {
    ' q# V( A) y4 o3 v7 |6 r4 n* f+ A9 Z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 @+ P, X- b# X4 }6 D  x" C* D
25. }
    
26. }

复制代码

# T' w$ l) B3 JiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html