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

" ?7 U4 S- }  `

2 R% a0 [1 _/ @1 P/ Z. n9 Z" D

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
( W3 o, {4 a$ w+ J5 |

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。

2 J2 d  u+ u. B' @$ b5 \, V

6 u% l& B7 D2 D9 D# D

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
# l1 J( g% D! q3 D1 [& y

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)
   : C0 b% m. D, c3 U9 C
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! |: R0 e: t+ X/ _; }+ h
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ( U" i2 W/ y* N
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 }0 K4 _# Q# W4 J' ~6 }1 I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    2 N4 Y* w( b- q+ Z0 [, Y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ( g) p9 p# P6 r% {  K9 Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    $ G# {& s$ J* T. d* m
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    9 m7 U/ L0 b, z6 _8 o* s
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    1 ?, _3 Q4 N. A0 X& _
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , Q! t$ J7 r( b' F1 @
27.     {
    7 W$ e1 o3 b5 M6 H
28.             printf("Listen failed!\n");
    " p2 ^" g# x( {8 q1 [4 \4 _! `4 G( _4 F
29.             return -1;
    
30.     }
    4 z5 v& M- i: t" L+ u# }/ V1 A
31.     return 0;
    0 j# o8 o# I/ p0 ]
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. 。。。
   8 e  y" q! F+ T8 K  y! P' [( [
5. while(1)
   
6. {
   5 q. k/ m* L3 ?8 v, M' W4 i% `8 Y
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   # [/ d6 t: \) k% j0 E
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; V! T3 y/ W6 I( f: T
11. }
    4 M% g) r: P( C9 b( K
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;
   : J) z$ L; v1 A# t4 X3 I
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / c  {" b: ^9 d
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;
   5 g! v+ A# k. ~8 Z3 `1 m8 j
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ n" ^6 E5 d+ S3 w8 \  f
4. {
   
5. ...
     D6 P, E3 X  }* d, h
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   + i' P. j% ~/ g) D7 V6 u; v
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 [0 _3 P3 n, U8 R
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    - N# U) D! o5 {3 g
11.     while(1)
    9 n, L7 o5 C' g" H& [( R) J
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    4 p  z" n  R/ L- p
15.     }
    9 Z! v$ @/ c5 G9 @/ r
16. ...
    4 q9 i: _2 h9 j* q* J* W
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;">
   , M5 c* P& U% j. |7 o6 T
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" \
   6 ?. H; O& Z1 q6 r+ L
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   0 \. N7 e% P6 D; c5 t/ e3 U
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # S7 j& U- w) _: F: Z* O7 C4 d, L
7.     printf("preparing header\n");
   8 D: _- m# l8 ^
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   0 T6 E0 b7 ~' [8 u2 a3 }: x
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    % P2 V8 ^" A9 o
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # E: W0 a; e4 H# S' X# T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & H) N: `2 _* o# a
15.     {
    1 [" ?+ v! I1 Y( J8 i3 o: S' d
16.         free(frame);
    * ], r" I6 r' R5 p" e
17.         return;
    / b6 m+ \! z+ ^1 Z/ ?
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);
   1 s/ d, e; u; \# o7 G$ H
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ! c2 P0 x' S( t) i% Z& l" w
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ; N% ~  H8 R# j
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ?. T1 i: v; S" y$ ^# N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * y; K- S5 p# r7 `6 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。

  Z6 ]6 D0 j6 W$ H0 K) ^4 c

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. {
   ' R5 P/ S8 O/ i8 T* E  K. V
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 S8 E# L  ?  g/ u7 O. ]( f
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 Z- H, t" X5 g: x( ^
5.     {
   0 [3 [6 n" |- Y6 \
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   4 Y2 d1 K6 M" V
7.         return -1;
   * r. b9 t- c: i
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 B, k/ |5 I3 ?5 Y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % `: B; ?6 ?) W, V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    7 U9 z! H' B0 e$ }0 w" D3 k
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    0 c/ A3 d$ M2 x
14. }

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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：

5 s- |* a. p- f& ~5 Q2 k

1. while(fend > 0)
   9 d/ s3 a( [+ T# c  M0 T$ H4 l$ S( V
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / j, ]  N3 D+ s0 H2 S
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   5 A& U/ p7 H' ^7 M
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ; j, H0 b/ ?' N4 T3 q  V- }
11. {
    5 B0 U5 J8 o$ e' F8 v2 Q  ^: D  k
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 X/ G( s# h4 }( C
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 t3 A7 ]( k  U% A
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - @6 ~, V, P! ~) T/ U1 T
21. }
    ! c+ L$ F: e: Z
22. else
    ( `/ R% M% l% u- `, o
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 T( ^: A0 V" E, l; }8 ~
25. }
    
26. }

复制代码

$ a* q' a, ~% S3 x

! R* D  L+ x+ ^* A, r& H' X& _
% L+ `- D) r: [( }/ c3 \& AiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html