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

& w, Z9 E7 |: \6 W, A% _% V& g' h% `

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。

  
  . X/ Y1 V; B2 m

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。

3 p/ e! ]& b0 S" g一、HTTP网页服务器
9 [# y" j7 ?  B  c

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)
   $ A, T( A( }; X7 ^
2. {
   6 q& k4 W5 m( `# ?3 @+ N* }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! u! Z4 P, l7 v' r# x' Q7 F2 F
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . w' F( M$ U9 W( c
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   - |/ L9 ~: I0 b% m' G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " d; _! p0 I0 [5 `0 c8 d
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   % ]2 }4 d0 l+ N' Y, l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ) u! ^1 Q. H! f5 A6 a( F) l/ v$ L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 i& E# r; k% q
13.             return -1;
    9 K& b0 N4 b% J" n3 J2 y
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * K; D, m) y- Q; T% w
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 f9 Q. ^2 L) U! a% Y
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + E  V6 u1 G9 y- ~) Q
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % J. W4 I# _5 b4 |" K4 c2 z1 A
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      ?0 Y4 i  o( Y1 v6 @1 B; L
27.     {
    , k# @6 G# T$ o( ^  r' _
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    " y! z1 C0 k) r; o3 ^6 f' J/ c
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);
   + A/ x3 g6 x  q. r, @+ q* V2 ~6 X
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   . [7 Q$ D0 _- W- [  t+ Z
3. {
   % M3 H" Q6 y6 z1 K
4. 。。。
   & k( h- z' N' R$ f' U& b* o
5. while(1)
   4 O3 O. U' l' ?/ n0 ?
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   # s' p2 z/ E/ H5 m/ J! w4 w* c
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 K1 \/ S, l2 m# d: k0 q5 Y7 \- R/ \
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 B' l" S4 X* `! Y
11. }
    
12. 。。。
    1 R2 P* i" m8 p" s( v( r% 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 A$ H' m" C; J) Q* z$ ]
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   7 z4 a3 q: {' o; |; b' K# N, ]
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . K: ?0 n# F! N. V
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;
   / |  C4 X: E& M
3. int main(int argc, char* argv[])
   & q2 h% a6 c, p$ G! N3 r' d
4. {
   7 {" {" C6 B2 k2 J) m2 G# y/ a: U. }# q
5. ...
   9 k: p7 w; n* P8 {
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   " d; ^; ?! ?9 A& i) H2 ]
10. ...
    ; f4 m0 b1 {  t% M7 i" t( t
11.     while(1)
    ; F  \) P+ @  @. k0 N
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    
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 q1 f& M8 E+ O
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" \
     \" Z( a! K% }2 L( I5 u
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   5 Z# j7 c# O% Y4 Y$ l& U4 a
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 t: F0 M9 \- J- V; N' u, _1 F- y( C7 o
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ) ?+ I" r7 ]# C8 D/ h0 ~- ]
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - W4 u! ~3 E, _" [& |
10.             STD_HEADER \
    
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)
    + a7 D5 o; q" I- l1 H
15.     {
    - c) b" i5 J! R
16.         free(frame);
    2 ?- K' z4 s$ k
17.         return;
    : E0 b/ K* a5 ]7 @8 y! z' t
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" \
   8 V( X- H! k7 I; z' K% }5 G
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);
   ) B8 z' m1 d3 I: {1 g1 A9 p
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . N% C9 O* [- C. N
7.             break;
   6 j: _1 I& s0 {4 c* i# V  U
8.         printf("sending frame\n");
   3 P1 u% r  `) L( H. \. H
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; J. Q  z8 Q- n7 n
11.         printf("sending boundary\n");
    # P' ?- s  @7 ]6 ?( c
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; r" q# O$ M: J; }! Z
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; `0 Z% E9 n  P( ^: z$ l# r- k

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 [6 o8 R4 I7 f. v/ b4 R# Q
2. {
   & W1 o6 S" @8 l  N) q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ X- x. r! h& C! H; P
7.         return -1;
   0 y* d4 f$ X" a( I, r  `* W
8.     }
   1 n; [+ r9 z- b6 r# C
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 _' y  k8 C3 i1 d4 _( x: V2 d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % I9 }3 A  ~4 S2 B" g0 k0 E
13.     return 0;
    
14. }

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: [) f$ S1 ~7 D$ ~1 z$ D+ p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：


. Z. U! q! d2 f) i% T; O. `/ W

1. while(fend > 0)
   6 i$ U: ^! }+ s/ G! Z# e
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ V" ]8 q7 w: n
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 p7 [3 o" j; ]5 q$ Q1 Z! `6 D
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   $ r9 K: m: G' a. K+ t% W) G
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! K' a# o9 Y' q
8. picture.fin = 0;
   , X' K- e! k5 s5 \8 l$ ^
9. }
   
10. else
    
11. {
    ( k% z: i0 }% o5 ?/ s
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' l. s# b. Q" K5 I/ l5 Q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    & ^( y3 E6 F# X' f4 a6 e
18. {
    5 I; @, S- n5 f0 a/ i; W% v. y
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    2 R7 }% n) H# _1 b( Q- }* c5 T
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / u& }2 k& G$ d& }2 B5 P) k/ |
25. }
    
26. }

复制代码

" c. _' B0 e9 v) l. q1 s
1 d" T, a5 G7 ~3 Z) j" {! b2 E0 H1 [iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html