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

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。

, l% P, G; |/ x! `* l3 Q

6 V/ Z  \0 |) R" F2 z1 G; H/ b( w

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
( Q2 J, i! s+ x' O/ v5 K( w

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; Z. t# x; J$ \  h& O8 {+ g% `4 t. x
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ( R7 X0 f; u4 \, ~9 A' k
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % X) a5 w3 B5 y. U5 b  H' S4 T
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   / w  O+ ]3 I- J0 S8 q
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
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);
    
13.             return -1;
    " `# {* Z3 p6 I: H
14.         }
    8 g: l, y" N* o) v& t
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; @. j; h$ ?- H
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    - \8 W+ ?4 O; i2 @3 m, w0 e
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , G1 t9 P; H  b. @8 j! [
27.     {
    0 M' ~. _, h- o* N, v# b! w
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
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. {
   + a! j9 Q$ ]5 ?& F) [  ^
4. 。。。
   ! M1 ?" G$ b; W3 ]2 A$ l  o7 F' ~
5. while(1)
   , E) A7 z% e4 n0 o
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 x9 g$ @# t7 i, A+ i: g! F4 W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    % |6 K- E8 W( B
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;
     I! T: ]0 M9 b3 @! [( C, n
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   $ O* C; H: [3 W5 u
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;
   2 l* K7 p; [; W: p6 B9 O4 T
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   8 W" y. j7 f% a; M# l- u  [7 m
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   : z( k0 \* H  c& G
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);
   2 z  q9 \3 u% n% e. G, l
10. ...
    + J$ W& y4 f% ~8 i
11.     while(1)
    
12.     {
    1 w* w1 y5 }( f) U
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    , B+ K" r  s1 O3 a+ b! C  x
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 O- F5 n" E# l2 H4 C+ u
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' F' B7 G4 l$ E5 w4 S; ?/ t' S
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   * W" Q7 r% f9 s  N% G8 a: [
10.             STD_HEADER \
    
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)
    * i2 \! q9 ~6 K, ], H8 j, y
15.     {
    
16.         free(frame);
    / H5 m, M3 P% j% l! y; _
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" \
   7 S* S  a5 }, D+ |- \2 {3 X. Z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   & E4 a' q: m  b) P2 K9 t8 ~/ s
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");
   - g* ~5 ]/ w. g  A# v
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # l) R, H% G8 k% Q$ h4 Q
7.             break;
   , W) r! ]3 _' j2 y5 }7 N$ Y$ Q
8.         printf("sending frame\n");
   6 T- {4 V' y  ^3 q$ M, U6 C
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 |  f9 u0 y, Z) i- @0 o2 v
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' D1 S& \: p# ~# U8 P7 V4 T# G" e6 v
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。

. A- E/ a8 y. x* p

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 c0 D( U8 c: v9 ?) b% l$ \  d

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ( e" F+ `& Y% m5 X$ @, W
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 c8 c: Q) P; y; }# `
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   1 O8 k2 w, W5 \6 t0 I1 M9 U+ v
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / L9 L+ O$ W: S( B
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; X) W  I7 k  H; f4 S# {7 ^
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 {' r, k/ L9 a
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

( N& ]' E- B% e6 w/ w
! r2 u& C9 r+ l! X- `# T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：


, v* V" W7 d, S/ K- H9 a- }

1. while(fend > 0)
   7 _* [' x$ y; M% q  k# p
2. {
   ! U8 V; u7 _4 f5 p  @' `1 D
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . ^2 ^! L1 J/ V# C5 e6 J
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ' `7 b% o) X7 k! c! o+ y
8. picture.fin = 0;
   " \- a1 j$ E9 y4 d
9. }
   0 {% u/ c- w7 k8 J" ?8 y- X
10. else
    
11. {
    : ?$ T3 Y. j: k4 }, ^- g
12. picture.length = fend;
    5 L9 f, p3 f6 ~- b+ _+ v
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 Z2 n* j8 H0 J
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ! v2 u0 J/ K9 ^
18. {
    % _: ?) @; H4 O& v6 o4 S& z+ D: g" G1 \
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    : x2 Z) W1 |( {
26. }

复制代码

/ ~" i- x3 g- S; d/ e

# \/ u8 t; m7 I7 `iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html