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

" x, ]4 q1 x! c# q

6 u8 F$ ^5 h. P2 k8 J  y! a

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

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。

5 H$ t4 d, ?1 Q; A( ^

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
: M( a) W- B& M/ J. v, Y

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)
   5 F0 ?6 Q& [5 g  |& V, J  }% Q
2. {
   : {' j; f) g+ f/ A7 L
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( @1 W6 v7 g0 p5 {& Z8 S# A' R
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 `2 {0 }! [! r' p  i1 ?
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    $ y1 i' y5 M6 P" u+ E- L7 K- `2 C
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    0 B' l9 m' P  V
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) A: M; S; s$ E# f" I) w& c' l
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ U1 l8 H7 \; d7 F* O; }# P
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    3 o# U  L& _3 X  H
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    9 G% q  A9 e5 h" o0 i2 k
25.     }
    6 C( S# h( S! q& \; q+ z# j; `) `
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 f2 u! [# [6 G: [$ m: A( o& T
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    9 [9 q; a; \. H; k0 r: b+ c; j. @, L. D
29.             return -1;
    " u8 r- \9 r" @3 L4 v
30.     }
    
31.     return 0;
    * R* U% u- z. Q7 ^
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);
   % T9 R8 K* @. ]' ~  I# o
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 x6 N  J$ ^9 Q2 z+ G
3. {
   * d6 w* v- c9 w
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   , w* n7 n$ Z) y5 y" Z, v# ]
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    % h) c% j) H* {* Q4 ?$ \+ b$ u5 b! |
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);
   % K. {6 w8 @) b, I. p; g3 @, c! O( W' Y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 M1 j6 |/ o. r/ Y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 |7 F4 T. r( a. L  S1 |
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 @( Z! L6 j1 ^! ]6 V$ j
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[])
   + m! l' S; Y% h
4. {
   
5. ...
   8 \0 X" w% z- z; a
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 Z' f7 O6 A2 u7 ^) C& P
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 r+ e3 P, R9 I7 N- \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    # \1 |; x! _8 J6 l
11.     while(1)
    : N2 k9 n; Y" }. r
12.     {
    # A/ u- {9 d1 |3 ^5 l
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) u* u5 y0 Y' z, O9 y/ F/ T
14. ...
    
15.     }
    : s0 ]/ F3 F2 j4 }9 M
16. ...
    4 S* J# O  E5 p1 y; X7 M5 Y% |5 K: O
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # ~* ?7 }  F2 L. |2 k
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"
   
7.     printf("preparing header\n");
   0 S7 w- `( s/ z: M8 e. ~5 @3 j2 K
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    4 i: D1 T* c  |; `+ Z4 t! r$ I
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : K) L* U+ Z/ `1 i$ j% \
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) c( ^$ [$ z$ m  D" t2 l4 S% y9 {# b
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ \  f% I! P0 x5 B% [' g* Y$ Q6 G* i
15.     {
    
16.         free(frame);
    9 ~7 Y) `; `  r$ Z1 K! i/ v
17.         return;
    - [9 X  O3 g4 ]* [- }( T  x
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" \
   8 ?. M, @  a5 g% Q6 V, C* A
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) E+ Y0 z% @8 w8 H$ K0 Z; E
11.         printf("sending boundary\n");
    " O8 s6 N- u5 X" o0 h& M7 h8 ~5 C
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。

7 N) ~( p5 u- Y

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* ^: H+ V9 }+ l- [( K0 J, q

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);
   ( k8 i: ~' g: P
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : V! s( L1 C0 [6 M6 e; L& v# `
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 ?$ l3 d0 r; t7 {9 j
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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5 n6 a5 e: T' M: x+ T
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：

& e* o8 E/ Y% }& `. E# ^
5 T1 X' z: ?% D* e

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   0 D9 v- f" C0 w: B1 |* s7 s7 y
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   # [8 k+ t8 J7 d2 q* D/ N
10. else
    . m; M; q) i- y$ b' W  R$ T
11. {
    
12. picture.length = fend;
    . ?; U/ j, A% J
13. picture.fin = 1;
    + V% z5 [2 V' W  J6 Q4 o; T  D7 h: }
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * W$ k" d" d5 n. l8 ?$ e3 i! L
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - W4 B5 S0 h' O2 M- F; {( W$ v. z+ W
17. if(sendbytes == -1)
    # U" r# z! n, b
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 D% p8 N' s  d' K
20. return -1;
    1 a3 j1 x, j5 l4 A
21. }
    " P; B9 a8 }7 |( @9 h
22. else
    ; ~! c; z; E+ U0 W- O7 G. V, a. k
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    + R% v* W2 }3 Y' g
26. }

复制代码

5 ?2 V8 R, W  H+ {1 G9 `
3 L1 P: q" Q5 S9 q( Z- x. [  ~# oiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html