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

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) i, z1 Q/ Q/ p2 _5 g0 L. r

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
$ F, m# P0 t& L) V) V. ^
# i. S) T2 p5 K4 R( o" E, }8 ~

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。

9 _- d, v0 F% A/ ~& q一、HTTP网页服务器
! M0 y  _7 W; t5 n

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)
   - T; V+ p0 X$ r; L. k( R
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . h9 k- L, ]$ ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - H8 K3 C1 o8 ]9 p
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & @6 d4 |' J9 v7 [! i
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ C2 B1 [7 O1 I0 H7 C: j1 P
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / ^0 X2 ]- c/ V
11.         {
    % X: z8 R, D; y, L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / \8 Q) }* v+ F8 a4 j9 ?9 P
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    3 u5 `& R/ i) `& C& c
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    3 o! A) [) f" f7 ?- R- ^% y% L8 d
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . v, J* `4 t5 ?1 t9 l! @  z  [
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    $ {6 o$ G  Y& s5 P* Z) ?" E7 [
28.             printf("Listen failed!\n");
    " {  `/ K+ H1 j9 D1 \. q
29.             return -1;
    
30.     }
    6 [. _& B3 I8 H4 ]6 v
31.     return 0;
    7 |4 f0 M8 A8 f0 k. ]) b& G/ v
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);
   - i  b$ O, h  ~
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   + ^: M* k& j5 v
4. 。。。
   , ^  F9 _5 Q& `5 F1 s+ w3 D
5. while(1)
   
6. {
   $ w' S5 |0 X/ t2 ?, ~2 J* q: \
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
     e3 y. q; B: A# h
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);
     G# b2 I" X7 [( M3 G3 _
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   1 J3 r  c% K2 h; [
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;
   ( W' J; M( G6 T: p9 y
2. pthread_cond_t pct;
   6 x6 {( |" W+ m
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   " \! A5 H, u2 E* T& T
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # a* t- r/ q* n" X+ z
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. ...
    $ x) {' A* c: |# ~4 ?% c
11.     while(1)
    ; ~7 a. Q6 p. x/ G
12.     {
    " z* f* P4 g: c* s2 ~& m
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    . w# s% h" C. E" F. q% J. C: L; q
15.     }
    5 _. h1 G! T+ _! }; y
16. ...
    8 G9 H9 G  t" |2 G' O0 G
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   - F( }- H- t& D( x* x
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   7 Y, n% s+ w- z9 d2 J
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"
   ; y8 o9 H1 E2 ~/ ?
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + t6 Q8 U! P* E/ M$ K% ^
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' h5 Y$ [( J( G1 J7 l0 Z0 K
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
     }/ A9 }- `7 Z! ^' h- Q$ T
10.             STD_HEADER \
    9 |" ^4 Q4 n/ b& @9 U/ B
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)
    
15.     {
    ; m6 Z6 j  F; K, s! e" `) ~
16.         free(frame);
    , U, D' k/ Z& J& M
17.         return;
    3 f. \8 ^$ N+ a# o; `: ?2 o8 _% |
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" \
   6 [6 ^5 |) x: i& A6 N0 m" b* Z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; L1 t  K" k" P6 p0 W$ r9 x' ]
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / L  w8 O$ U8 j
7.             break;
   ; b9 @. J- a7 w6 `
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    . z: D$ R4 Y- f/ d1 l6 M: D. R
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 W2 @6 A. C, X7 W+ n8 M* _
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 d# O: Y+ V$ u& @
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   4 ?1 N& e8 S% r
2. {
     y8 y2 f+ C7 l: H5 O: Q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( h6 I+ ^- C7 o% W; s
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; f2 E% f" x2 v+ Z2 A$ _
5.     {
   4 W  {1 `/ F3 D+ q0 M
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 B- J8 K1 l$ w+ P9 q" @
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 F; M' [0 |# }. B+ E
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      V- C( S& h8 |1 k
13.     return 0;
    : R; g3 ~3 |0 ~$ V$ F7 P
14. }

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- e- I, u5 V# b$ P6 n5 J( R) t
$ D- R; _0 K7 q& I) A& H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：


9 h3 Z+ E  r4 B' Z, K

1. while(fend > 0)
   . `4 l6 ~9 N5 W4 @
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * t( P! w& V9 `# F1 ?. r
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ' X' S* E5 W( o2 L( n
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 W' [, m1 S8 x9 _/ b% Y# z
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   * m3 K( p+ e' p. v
9. }
   0 [6 U; F; Z$ t5 G
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    0 T4 Z2 |- `+ O  T
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 f' u+ h8 E" A! v1 J- c
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ( r4 \' W) V! X6 f, j+ n
18. {
    / A& f  }" k& k
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    6 I8 S  k! z8 q; R8 M
22. else
    2 ?/ Q  {% X+ H9 z0 M' {
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - v6 D3 w! i6 C3 e) [& J6 F
25. }
    9 o2 a- w/ ~" `: v
26. }

复制代码

; u& K7 p3 O1 Q2 Q0 Z. ^! Z
. U2 \$ \8 E% c

  o+ S8 H5 Q$ ]8 l
- k8 B( k# D0 b( J$ H: FiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html