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 J- ]8 T! v+ c" S0 F

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
' s6 }, l. ?$ Y4 Q9 {
) G9 P, ^7 ~8 n( N" s7 D; P

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 K5 f# ^: N' l& X

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。

! j% t0 `- s9 _一、HTTP网页服务器
: f1 s" A/ C, U

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;
   " M6 z; v! k9 j& J2 ~2 B7 ]
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   " }/ B+ [8 \: U8 X$ I  {$ l
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * T- a! F7 {1 }& m( d
9.     int ret;
   4 V6 \+ n  ^" d7 O
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    , s. g; P$ R3 a, _. p
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - C" o: m' J+ V% S
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    4 g* ~# z* _" }6 i7 o& C: y; z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : ~  |& ], M. Y# ?9 T8 K
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    8 o+ Q: a% j9 r& o
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % f  P: {6 X* ^$ ?& |+ v
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    " {5 V. r: ^. ^9 D
31.     return 0;
    7 P* l' x  t4 U
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. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   7 |% S0 `- c& j/ t- L' D
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , y+ Z6 x$ v6 \! Y( Z9 D* S3 C
9.     。。。
   3 X: \: D9 k9 x) ~  J
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    - G0 @6 M  m8 y& M5 x$ a
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);
   ' E. }5 a& p3 {3 k
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( y, b' s7 E" m) ?
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   & o+ u( h- Y7 c% @$ e7 ]/ [3 N( {
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   , m) C/ G* B$ J! \; }
5. ...
   " A, D1 o! E5 T% E) H# i
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);
   ; d# D6 X3 \# M( C
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ' w* p" L$ O9 q/ @8 B6 ^# \; z  w
10. ...
    
11.     while(1)
    4 X' _$ m+ a, f! l7 i
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    1 O; [: A, q( {: A' f3 r
15.     }
    1 ~* ]& \5 N2 J, m4 n: c) P
16. ...
    ( F7 M3 G- j) e8 A  g3 K
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" \
   / F6 |7 m8 {9 M
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! ~2 R1 y0 ?$ c( D# Z+ {. o
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   - _9 H9 L5 c  M: a
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' b5 h' R) k+ d  w8 }  O
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' R0 E5 V* O( R: Y- E4 T
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( L" o9 |$ J. g! v2 l* j1 A
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) Q7 N+ V: @  {/ [& W# R" A$ S
10.             STD_HEADER \
    / r, a/ x: w6 n, e* ^0 a4 ]. Q
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # m7 l: h( u2 J$ `' n- P' K9 j/ f
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) i, r; Z* B1 Z$ K3 q! ]
16.         free(frame);
    
17.         return;
    8 ?. H+ k( r4 x) ^8 D  ]
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" \
   ! ~4 B+ v% T4 g# p  Q
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ B0 d6 z7 X" f2 E" C! {1 p5 r
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   . u3 w; J) R5 b: p% B
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   4 a& W9 E. Q1 `9 N, \+ o
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   1 C- F! ~1 @8 C* h9 o& @
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   / B, o* H5 ]- S) v- [. A. c
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) _0 g! ]7 ?$ [) I- Z
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " L* x6 `8 ^- I5 B
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。

$ T0 o, E( L# h; v  u# y

$ Y6 L5 H" a, ?) J' `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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   + @8 h7 d% F& ~# E1 M! z
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 Q/ F0 G1 B+ u2 r+ x5 P
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      G, A, s4 M$ W  q6 P
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    7 z# v7 [' }8 q) L+ W
14. }

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3 G4 Y, ]2 y5 b# K$ ^
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：
+ D* k/ {, P2 f% m

0 R3 {, d; N; X. x4 @; d1 d* Y8 l

1. while(fend > 0)
   & y# p3 E1 n. i& m' ~- [! D* @; t% l
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) l$ ^) ^6 y$ J# O4 @' G7 }
8. picture.fin = 0;
   / t  j! l! Z) U) |* l; b% r0 g
9. }
   
10. else
    
11. {
    " |% E7 u8 ^- y$ D- _1 B) ~
12. picture.length = fend;
    7 c4 D1 z% I  y0 x6 V! ^
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ V4 c2 c# w0 l+ X
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - w! a/ X2 I+ E
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 S4 f: r6 o+ h! R& K0 e3 G
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
      `: _* K! K: w. ~: u1 F! s' n" y
23. {
    0 n3 {" u% S, @/ M' e% K
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

( H4 g- h1 o, c, x+ u7 E) ]$ ]

# l* v% K, v0 D3 U4 r+ ]- H& X6 z
+ P& f5 [( }& B' e- wiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html