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

$ S+ m3 ^9 I0 f! t5 C# M

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
3 o5 l5 o6 n* J/ _1 Q7 W  C
- l1 A# f' f, w1 ]4 y7 \; O# g

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。

& n- s7 W" J) A0 N% o3 _

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。

, a0 V, V9 `# L  [一、HTTP网页服务器
! y" T. L6 m- D

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;
   8 f$ H* A  C1 R. Q- R8 s) ^
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : x) x; Z* [  B, L
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; M# m; O6 G! U+ {% V
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
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;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    , ~8 ?/ c* Y+ @+ @3 v  r
22.     {
    2 D+ k+ e$ v6 o% U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    . e7 ?2 Y9 W: t+ x" J: d
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 t( q# h- }  N" g1 b
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
      Z0 d1 {4 A# r
29.             return -1;
    ) J- Q/ \9 a1 n# |! l
30.     }
    ! }! H( c% j* n' a4 _% y* M' K
31.     return 0;
    
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);
   ! |8 n0 N5 G2 B0 ~2 e+ T% i
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   0 b( T5 g$ d% D. `6 @2 X5 P
3. {
   $ f$ Y4 B/ N. P+ s
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 y+ L! ^& \* t  ]* A7 j& W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 p5 ^3 Z9 K. K
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    9 y' A1 v* \- W' F& R- s5 g2 @$ c
12. 。。。
    + J1 b3 G( j& P3 T
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);
   - L  G$ H' K8 _% O1 X
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   , p3 U4 Y  \4 }
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 N0 ^7 ?& g' W- E$ f
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , d9 P' q; ]: l: j3 w( {2 @0 R
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;
   + k3 q# v- w  x0 Q2 l6 y! b6 |
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   # Y; B: s5 \- b- }" I
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   * Y3 `2 ^2 A& e7 B/ `3 f
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * W* ^! c5 a4 w* ~( H/ v0 C
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - }4 q5 \4 T& j5 \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   1 Q2 A! i8 _5 t5 s6 p2 D( m2 _6 d+ j
10. ...
    
11.     while(1)
    ) B! W$ ~) d; _: [0 t3 o' d9 M' O
12.     {
    * z* I* q0 U) o5 q. I
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 D3 v5 \1 P' H' v
15.     }
    4 z0 v$ [6 B2 ~% G; R
16. ...
    4 |; A, `# R4 V* z4 e- s6 s+ S
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;">
   ! U/ h9 g7 j2 w- |1 b; r
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" \
   5 o+ ], U& d/ K! F' }' t
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   : f* H0 |. Y/ b* C( S5 N& Y; D
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" \
   8 k: T$ K% u$ U. s' w! ^
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   " a- n# c3 c5 v7 s: b  \) Y9 Y
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   : I0 Q& @; e. n$ D0 @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # G" V6 f" x* G' z. j% V
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 L) d$ a8 S4 t; E' t
12.             "\r\n" \
    # V6 R: S9 i" Q+ x3 @5 [
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ Z' V% S! w4 J3 ^+ u2 }8 L
15.     {
    7 ~. `. C& i3 A) U
16.         free(frame);
    # B0 p8 P% q4 S0 u* T& S. l
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" \
   1 L! W+ r( c+ H" N
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ ^: P/ a, u3 \$ K
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 j9 ^  d1 J) H7 e& g1 B
7.             break;
     Z+ x  K/ w0 c: f2 ~, E4 }1 M  J
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    & j7 n2 R" ]2 F$ k3 ]
11.         printf("sending boundary\n");
    & e, c( c% ]' F: R% [
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 k2 P3 X3 v1 e3 {& _) o
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。

6 z& r! K- ^3 l. Q

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
2 p' |' s6 r  x; ]* d$ J0 N

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   * n+ @+ C" f' S1 ^! m7 [; P) O9 ~' d
2. {
   0 b/ F4 i) |, F6 o8 j
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! a: u( F- W8 H8 d, y
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 L6 D: d2 ?$ }2 h
7.         return -1;
   
8.     }
   % [0 B0 _$ S3 S
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 M/ m1 t$ }2 M% X6 \7 J2 Y
13.     return 0;
    . J) ^4 L0 ?2 A3 q. B. Z
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 i, \, B& ^% s' E$ j5 k

1. while(fend > 0)
   * V9 ?# w4 e2 m6 h! f
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; ~* \8 A# i5 F. G: w6 ^
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / t3 y- q' w$ X* s* Z
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   . I( t) b6 J, f5 c6 h1 T! y
10. else
    5 m: {2 W8 f% T3 S
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ b4 a) a# H( |0 x. y: ^( Y) N8 v
17. if(sendbytes == -1)
    ' p; F( C0 Z) q, N. E
18. {
    * C8 s& G5 Y9 s; W: }2 F
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      v$ `  P  S) n( g4 Q
20. return -1;
    # a4 q$ n8 k- a# [. K8 Y, l# u. O  l  Z
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    , P# O$ `2 y9 Y! @
26. }

复制代码

. X( d1 u' ~& |+ |/ d* g. k
7 z/ c9 W! o% t5 G7 x0 F

! k( h' K5 y) g$ h6 W
; b9 `4 t# E" P: T( d  yiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html