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
) ]# b5 [5 Z6 s0 e! `4 G0 H! |
' X( ^$ {7 A. e

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。

  
  1 U$ C! T" W% y; b% Y- T- 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。

# U) S# @1 Q' P, h: @" }0 ]一、HTTP网页服务器
8 t( F# q9 R( O5 s2 b; H

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;
   ' b' m( {) u% ^1 X- I0 B
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
     Q" C0 d3 [% s0 H! r1 p2 w
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 v6 G& u5 m5 \9 q8 u* z# L
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   9 @/ s  a- }1 K6 }& o& r5 N/ T
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 V0 r; |& `' ?9 P! B" ?8 ^; A9 O- O, @
13.             return -1;
    ( A0 s, x! O- ~  l" }4 y4 K' U
14.         }
    
15.     int on = 1;
    8 u) {' P' _) X7 P+ u8 Z/ ]2 y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % L# u3 i# b7 I. j2 P. C5 V1 N+ o
17.     {
    ; E4 w; @) `- I" G
18.         printf("setsockopt error\n");
    * j; t5 V" n$ Z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    8 H" M2 r" h) X
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; u' h3 `$ [6 E. `/ b/ F* X8 E
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    + \$ v3 T$ W" X/ |* Q, T
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 m; [, w8 F0 C1 P6 A, ]- ^
3. {
   
4. 。。。
   / ~. r+ P* y. S
5. while(1)
   + {) |1 x: Q8 w9 D) s/ M6 J, k/ r
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   7 S8 }6 x. K! X3 S6 _( L
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ' c& r8 l9 _9 D. q! ^  L
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # R' u: J$ _1 w, l& r
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);
   
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;
   - o/ H5 U6 X7 I( Y: J5 \* Z( c
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ! ?/ k+ ^& H8 B/ X0 v- Y# w7 F
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   , N6 X( w+ p8 k
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     A6 o# h8 ?/ {* j* `
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ( i% c: _1 M% }1 n
12.     {
    ; H6 L4 Q/ W9 B+ A4 T
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    7 z/ v5 a. T& ?1 i
15.     }
    
16. ...
    $ n' s6 i: G3 m' t
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;">
   / v6 L+ ^- ^! g* C: W9 e8 T2 E
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" \
   . D7 A, R. s+ e$ U. Q3 B
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   6 N, \3 k0 w# R9 J6 s. o
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ @+ b9 \& z: Q/ M
7.     printf("preparing header\n");
   6 k$ C/ A; H' U+ A& J' h, A' o+ u8 F
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 e) k; _) ~5 r9 y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( j0 `2 H# e( I8 I. p9 o
15.     {
      K, h3 s$ X) K% Z5 T, o
16.         free(frame);
      A, `& D; z  ]( [$ j
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" \
   ) x" x5 |8 P0 ~& ?& }2 ^
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * |+ F; {% b& _) I
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   * \6 g' h8 M9 W% `
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ; ~9 e' \$ O) y% u1 v* }+ m
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   1 p3 C7 X/ @  W7 e! H% @/ Y- J
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 L) D: _1 D3 g% j& |6 L
10.             break;
    3 ]% B' p. N: d9 X% t- ]7 a5 k
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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。

* C; v5 }; h) g: g4 {2 y二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! |6 q. K/ v! B1 ~( M6 i

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   / q  w: I# x9 `: {  C$ g
2. {
   . p4 Y& {4 J. B* u+ d
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   7 u/ F- B6 j' J- {8 L$ c7 K( S
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   2 Q4 q) g5 p6 c* C
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ c2 @- D! v6 M( S3 w' D# J
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   # F/ x8 {& X: P7 @, \
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' s1 Y5 s$ S0 ~4 z! e- g0 ~
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 u% L& o0 b; {0 g
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
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：


' Y1 @. v1 N' R

1. while(fend > 0)
   7 y/ c2 L8 Q: ]# Q; q8 H
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( E& _9 t) k- X7 V1 V4 k5 x
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 E- b  b" D4 y6 G
6. {
   , q2 ]' Z+ J, U
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' `+ b# c9 G  x# f
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 M1 c. f8 A- i! e6 I/ a( G. T0 `  N* p
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ) R( c7 C5 B5 }% l  v
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    , Y) P; n4 \4 J" U# L5 {3 `
22. else
    
23. {
    ! Y7 @4 T1 M+ L6 h$ ^# M
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

+ s. t8 m6 M- g5 m( Q7 e( X1 Z- U

' v/ g4 C& b3 T4 Y! }% iiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html