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: h3 ~% [2 n  V3 a9 J. A) F: i

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 m  O& I  R4 N0 \* {& t

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
6 D, ?, [1 [- t5 Y  Y! b6 O4 l

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. {
   9 N( c: ~/ L" a* T. \  W+ x0 L
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , H/ W; V+ V$ j% t5 i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 Y/ D! t9 h, M, f8 Z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) R; E: y7 m% ~& Q- ^" b* M9 o2 ?
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     d) q+ U* s+ L2 c/ {6 |
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 O4 z) }* U! @+ q5 B/ ]% w5 J6 c
9.     int ret;
   - W6 B" Z/ j+ n: D: l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & q7 i" V: F* U! p  D" E  v: E" T1 Y
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 T! n' r' s: M/ u$ t
13.             return -1;
    7 q8 q! K- D) C- _* C
14.         }
    
15.     int on = 1;
    4 ~) X' l9 x" h/ F7 \
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 L, f3 @3 c) a4 S+ d6 y
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) O( Q/ X- z; m" Y
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    1 C9 t9 c% M: @( f+ ^- p6 N
25.     }
    ; x9 G% j3 u% M9 i5 w+ x
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + `9 N4 V6 a+ s6 s! `) N
27.     {
    & i# Y) v3 M2 P- l2 a( K
28.             printf("Listen failed!\n");
    2 G  H6 }/ r- N: t
29.             return -1;
    2 M$ C. |" ^) d
30.     }
    1 o3 G+ I! E, H2 J- v
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);
   6 U( V2 F/ s. F
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   0 R/ Z+ d( K& Q/ _/ H
4. 。。。
   
5. while(1)
     C! O& `# t! P
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 [4 J" b) G6 m8 g* G: h( X: M
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 R# ]; {  t+ k- S
12. 。。。
    4 O( ~- o9 j" B# U$ W- g8 g& X/ {
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);
   % U1 I, g1 r7 _4 d9 [; |+ o
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;
   0 J2 ?  ~$ A; u3 K* ~  R
2. pthread_cond_t pct;
   ' V# V; e- t4 ?- |
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( q% C0 P6 \% e, P/ b) Q) e- ?
5. ...
   0 D* O# f/ {) R3 E& N7 x. m) N
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);
   : Z, I8 [' E3 ?+ c
10. ...
    
11.     while(1)
    + \+ C' [" V. L' g9 h
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ; q5 L; ^. {0 t& ~0 Z" I1 h
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. </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 S/ `- a/ Y( l) c
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   
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" \
   + D3 X  ?9 N5 [1 S1 f. }9 M; w* Y& E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : {+ ]2 a/ N. h" V
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) b6 p) @6 {0 x9 |
10.             STD_HEADER \
    # N: l6 i1 O8 M4 X* I( d4 T
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      ?6 x; K- b  R
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & l, e7 n5 O% A2 _( ?, O
15.     {
    " q2 ~4 O; z( S: i/ I8 j% ?
16.         free(frame);
    
17.         return;
    . D2 E- Z$ s4 X' |, |9 a
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / a* _4 T. j5 k' _6 I# H
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    * Z4 V7 c: t. A. L, l* N
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 M6 }* x, n5 T% U
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。

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)
   / D2 v/ _0 G7 ^8 O
2. {
   6 ~/ v5 T" [( I, d
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   6 X7 e9 f0 G4 |" t3 x3 G- z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   " V2 l- V, n8 R: O1 @7 O
7.         return -1;
   ; d! w5 \: u5 |; L
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 a8 X7 [5 G. @7 O; E; K" d0 T2 ]
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ) r2 M2 j& N. M
14. }

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! W! c6 n7 Z3 [
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：
" q8 ^0 z( l8 m: M: }/ E
% O- L( ?* w- @) d

1. while(fend > 0)
   0 l. A. |# F: Q4 @
2. {
   3 d# }0 t" J* X6 p( y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 Z2 \6 j' j7 b7 t( K% C2 c. N+ r
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   , L. i7 y4 u; v+ g: Y5 n" p' k
9. }
   * _4 ?; D& h" d, ~% d- Z& H' i
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    + S8 W2 M  m$ y( W6 G4 }3 R4 E  U
14. }
    ' {/ H2 s% K6 [3 t
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' E. Q, j8 r1 B$ j( `7 Z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    $ ^! J: n" s/ k$ \, I+ y
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 S1 z+ b9 W# W+ M
20. return -1;
    " f+ B9 Z8 U! a
21. }
    7 R4 N# p! m/ N- b  C2 a3 n
22. else
    ! a* P4 w& r) j* g. v
23. {
    ( X5 O9 ]# `& I: j3 N9 \
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / q1 |7 t5 t7 X" I3 W" ?
25. }
    
26. }

复制代码

  k1 e' c3 f0 ]/ h4 SiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html