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

" k; Q6 w, g" R7 Q5 k+ H

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。

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。

1 h7 r: s1 K6 _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)
   % W; O6 u2 O% s8 Z8 q# z" S5 w6 v
2. {
   # P+ R- _3 r) U2 m) b
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # @8 ]7 X) Y4 B" N
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # ^" `% h, g! N# a$ s1 ~
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) t. [! I2 r! }' {( r2 C: h6 G9 u2 G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - S9 i" H: F6 t7 D, ~/ h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   + f: H& C8 \0 E
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 N4 Q0 Z7 Y: q" Q* m; z
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , {, \+ `( B! I; ?! s6 t0 R
13.             return -1;
    
14.         }
    8 ~3 {7 j! z6 ~4 r9 G0 Z
15.     int on = 1;
    * n/ L5 j# q4 _& L7 A0 i- t. M3 s
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    & u' p# |3 Y/ O9 o
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) X# f% {$ R: C9 y% z$ n. C
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    5 d5 N6 L6 V4 L6 a6 Z
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * A+ y4 y4 G. O4 Z% |
24.             return -1;
    " J) v$ S1 |  X. ?' Y6 [) Y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    % {3 T( [4 x" b2 ^; u
29.             return -1;
    , v9 F% M- g: Y2 ?% Z, \: H
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. {
   
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.     。。。
   ; _6 \; ~/ z# ~& U
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    % P8 w* @# K0 x1 Z7 r
11. }
    2 O, b3 q) O; {! R1 E
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.     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;
   5 h( Z/ n( p& v3 f
3. int main(int argc, char* argv[])
   & `: E$ Y$ L& h4 t% _' O4 A. V
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 U4 ~$ H/ h- d( ?% x/ e& @
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     ]1 @# A, `; I1 h' G& |% ~6 X/ ]
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    6 _4 J& v7 c# W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    9 v9 A; K, N! }& q2 r
16. ...
    / P( F3 N: J9 V3 `  F1 \: a5 d
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" \
   ; z1 R4 A$ c2 I- l' ?5 \
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   * J, M1 ~8 A8 J- X, ]7 h
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   0 ?1 M& ]2 K3 N  b) c* K" R  s/ }6 P; t" k
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' T3 x* v* x; d6 {# l
7.     printf("preparing header\n");
   , h, C% \/ u& s# D$ J1 o. @2 |
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" \
    4 o4 u3 ?% }- P
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    - }! o8 @' Z+ [
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 z$ b6 S7 G0 _2 z, }
15.     {
    ; h% d6 i  \- X, w  U# W
16.         free(frame);
    
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   # r3 t( D8 _& B
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 b4 ?0 d& P5 e- j/ ~7 z) n6 C- q
10.             break;
    8 ^4 R) u) k* R
11.         printf("sending boundary\n");
    0 Q! m2 G( {5 s9 h5 l8 M
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      L* `- H4 c  R8 L  ?8 ?
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & z; }; ^9 G" j% S% C. d
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。

: u1 s* G' P& Z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. {
   0 F! [- L9 u3 B' D& |/ R! A
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / }4 z7 K* c$ y' Q( w$ O/ c
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; A5 q" z  {, a3 }
7.         return -1;
   % T1 U7 p: q$ R" R& F
8.     }
   1 Q" u$ `% g. F$ Y
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;
    : m; x+ E3 i8 r8 h9 V- f- f& [+ a% `
14. }

复制代码

" ~( N* U. S8 g, f. z% 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：

+ e# ^. G& N+ j, p9 z/ o6 K

1. while(fend > 0)
   
2. {
   5 j7 d1 g3 \2 p% l
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ' w% _3 s% b# T0 A
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " L% t3 x9 X! ^7 W' `
6. {
   " Z6 a" o; P$ h; w
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   2 C- D& k( I. D7 u  ~
9. }
   
10. else
    6 b" `# h1 r3 Q% r; A$ A4 e
11. {
    
12. picture.length = fend;
    9 l9 K  I- C9 ?( C$ r) q( a3 n' @
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    3 k) X+ i+ u2 F+ X# }* t, A* [
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . \, \' w  v) B6 H; s% q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    * {  e' A' N* D
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    5 o! \6 z8 T- D" l
21. }
    
22. else
    5 C/ o8 x8 p/ A8 _: F
23. {
    - B  b, ?& @8 G8 u. A) T% b& W
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

8 P1 O( N& b! e2 F# j6 D

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html