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

  ^6 B* z$ E4 ^. C( ^1 E/ u* l

/ E5 ^- R2 H$ @( b

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

' ~3 G/ f) o/ u: s0 F& {

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。

0 S8 D$ F& E& d3 F0 |

% Y% P8 l9 J) y. P. g$ [

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。

  
  , [& z+ L; S& V6 E5 W* P8 z) f: J

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
& I1 d- y7 J7 q; D2 O/ 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)
   
2. {
   2 ^' a% S; d- h/ w5 g  g% [/ s
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   6 ~5 q% {$ r0 k& u, h& i
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 R1 R2 c" o& K: L
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " R. C1 f3 s. h8 F
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 h+ f" e/ R) V7 @: D9 c, [
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);
    # z4 _5 [: f6 e* v
13.             return -1;
    
14.         }
    6 ^' Z$ G+ O8 R8 O' U5 t' \1 m
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    * r, P* N. h* c0 v. I) ]* {
17.     {
    - x# w$ y; S* _9 ]* E7 |) I; Y
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    , F* F1 U2 F6 E# C6 A
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 X) X- M7 Z0 f( C  Q- o2 R
21.     if(ret == -1)
    & q& W1 T/ p1 d+ O3 _: g4 k
22.     {
    9 V  C' l# W0 l0 |
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    4 `" ^  l) h# j) q; a: H: {( f2 p, }
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 }2 ~, I; I7 r
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    " N) p: q6 k4 Q7 k+ N& `0 W
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ( t9 K6 j$ m  ?; X% H
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)
   . k" }6 [. }! `2 L  N3 N
3. {
   , W, V1 u5 d# J( B' L7 j0 P
4. 。。。
   
5. while(1)
   - Y' b9 j2 {  _6 W  h3 V' j
6. {
   7 ]2 P# h# D8 I& i/ _
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * h% y$ P( n0 r( V
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   . U1 k" W  n  W" Q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
      l7 s2 a! N: m+ O
12. 。。。
    7 {4 N2 b4 M2 B4 P+ ^) `: Q
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;
   + [0 ?2 z% f8 \- @) B
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ( L) s9 z1 a+ s. p' |
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + s0 _( m; a7 Y0 r' D
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;
   # d' C; I  q8 m' ^, O; b
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   8 M. g9 u' \8 {) P' {9 w! R
5. ...
   * @( O2 a. H' G. U1 |' ^
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : ^4 Z5 n* X! ~
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     W& S. o% m" l  q
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);
   - T' C3 B  L& @1 F$ m0 }* Z9 }2 g
10. ...
    8 c; B6 ?6 v) Z5 w  v1 W/ K
11.     while(1)
    
12.     {
    / l5 S# \- B, c( ]7 U2 v
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : |/ O* w' X4 v) t( y7 q
14. ...
    , ~) ]# u6 V" ~1 h
15.     }
    
16. ...
    % J, Y0 X1 y" |6 L
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" \
   / V+ U, y* Z( Y: P7 Y
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"
   , c+ d  A! F1 e6 e. D* q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 z4 k; c% `$ U% w( `  O5 O2 N0 }' b
7.     printf("preparing header\n");
   ) B9 S/ |1 D' m9 u7 ^8 P; I
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    & i$ i5 O0 ^3 `" |, E
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : K  M, Q& J! n3 l
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 L2 U2 l; m5 T2 G
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    & Z' G: c. V9 E
16.         free(frame);
    # _- ^: R" f. Z* O# z) e
17.         return;
    . ~% o& ]- H0 ^6 G( B4 L& V  B6 _0 c
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" \
   $ c0 X8 Z, N0 x0 D2 ]  _" L/ |9 a
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ' H  J% w5 n$ U: V8 N5 A
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / C1 w0 H3 q, R! e: [, k
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");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
     b, Y& L: k% S4 K: v0 \1 ^
10.             break;
    ; i6 a$ G& z' E
11.         printf("sending boundary\n");
    & y& c# ]' q$ u/ w3 J
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # }- f# I8 V0 B& U9 L3 v  K
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。

3 L3 n6 \7 K7 H- f6 p

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! f7 C' f1 M3 X& {! @5 R

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) x; t8 H; T/ m
2. {
   ! q, J9 R3 b/ V5 n& O
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & p1 M- U0 l1 L% Y) @1 o3 b
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 k  @! d6 d0 {. {1 R! t2 n
7.         return -1;
   ( ^5 o- _7 ?2 m% |( e6 A) m
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : k: P3 D: S& v9 ~+ y9 \. ]% `$ ~
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;
    + y9 d3 l5 _9 c$ J
14. }

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3 j( D/ z& g: u
  E" g% d5 s* G( u  C# [; ?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：
. p$ L; {( O( W

" s6 r7 ~( s$ i) G0 Q* A6 m/ z" P

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ! Q, s  H# S1 D; U7 u: j
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / G+ i! c- L0 p- M" x7 T# c* z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 w, t: j4 G5 ?! s
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   9 [, F" z1 Z0 G  X  Z
9. }
   % K. D& m/ R: }8 W1 a
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    6 C) P7 T5 g" W) o) E
13. picture.fin = 1;
    % e2 V" G. J! E. n# U
14. }
    + r, x$ D- w1 ?
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 P+ ?7 K& P( f( Y. d
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

: i# [  \9 O- c2 V; ?
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html