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

" y+ G+ O8 U6 W7 I$ O* C/ T9 k

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
0 S( k) ?: \0 c3 h! M. 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。

% _; C1 J0 g- ~& r

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
- G* C1 g/ o  [( Y4 O4 ]

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 W5 r7 ]' C1 v7 O7 ?8 g
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   / g$ ]/ H: |8 L" o3 F' e/ O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' v5 S( |. f$ ?: u% X% R
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . E; x7 q/ e4 ~1 Q4 i- ^" i% X" Q
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 [# Y0 h$ y8 s, |8 W+ K) b7 H3 F- B
11.         {
    ; ~) ]% O0 D5 ]# j) e$ \. Y9 ^& [
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : C6 y5 \/ S7 A0 I% _4 Y
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    7 k* o. B& d& b4 p6 c6 l% H
18.         printf("setsockopt error\n");
    , q6 E  ^0 v2 Q+ C: ^
19.     }
    # v: U, m5 ]9 I& B6 P  M
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    9 k2 U' X" T1 z5 c3 |! _( _. Q
25.     }
    % s2 I; k& R1 a6 V/ u; [
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ) G9 Y( D/ a1 C: n' r- L
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    4 d' U: H: l  j" R6 L3 `7 q- N1 k
30.     }
    6 l0 Z$ M" @) y" |  C: g  Y' e
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 o0 e$ j1 c( |' S! x
3. {
   ! z- n9 F4 s; o# I. h: w& M  Y- e6 H
4. 。。。
   , E6 Y8 `" q. e- [
5. while(1)
   7 H* ~$ n7 x) _  F
6. {
   ) a- r- f% _1 E+ B+ T: T1 E
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 r1 q( t4 g9 u" ~8 G" K. N: t
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    6 Y+ T/ U5 N: r+ k$ w- x( C  X
12. 。。。
    3 [4 \5 [* _. }" b8 |  u
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);
   , w% B6 j+ h; o. D  {
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % U3 Z/ U& P' ^+ |! w, \6 j
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & g6 e- i* W' |9 l
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;
   ( ?) [' H) j% K& ~7 _3 h, R! _6 B# v
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * A/ c8 H* @: S5 X; Q' C
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);
   8 c# e1 a) H2 O4 v% l  R
10. ...
    
11.     while(1)
    : G/ c6 x6 @! K$ p5 t* z3 p! l
12.     {
    2 b5 [' n5 v7 s3 n
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ! r: I5 Y& W: e# D5 g+ G: j
15.     }
    
16. ...
    2 W% F- A  }, N8 h( c: O* P2 B
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" \
   1 ^/ O% R5 V8 ~5 _) G( v* l5 m
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 w( l' g) c" E9 h& ?
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"
   - b) x/ A- L- J& [+ b) U- N8 g
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , Y7 E7 `+ `: r: @, e- X
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    3 f) T& L2 q  U4 x6 }
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 A# h8 W0 q0 ]4 ]' C; \5 t  b6 K
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 n; @% I3 {- ?. x7 f: }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 f. j$ h; J) j: _
15.     {
    
16.         free(frame);
    . Y  G& l% k/ ~3 T' ]3 b+ w% ^- X
17.         return;
    + I, N- {( f! R. q( {4 F% l
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" \
   % @9 P7 ]/ S" e2 d/ I7 |0 \3 A
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)
   + Q) R# j; c6 n; ^& b
7.             break;
     X1 h* f! P4 F! v
8.         printf("sending frame\n");
   7 n) ^% X6 B' l& Y- G" @* V. @
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) b. v2 l; |- r
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
. A! o! K6 \. ^6 ?& r& K% W

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 d0 f; ?& b9 a6 l4 H, T
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   6 I# Y# u/ `4 Q* E# l9 T) \$ W% q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   0 Y) \! z3 z' q  U
8.     }
   : j/ _- T# C; ]1 S: H
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( E" A0 l! ~6 |9 {# z. w! q3 w* I
11.     addr->sin_port = htons(port);
    # ~% s9 ?. X( c6 a6 v( S
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' r# o5 K& _% X6 j& ^: h8 h
14. }

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2 g+ |* Y, Y8 J; y
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：

6 _# ^  C5 l! h5 P5 _' l
& T5 [' G* t5 ?6 r- [) z

1. while(fend > 0)
   ) f) w! }$ Y/ Z) Y6 f0 c4 N% I: U
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ n+ |$ s$ P3 k
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - n6 a1 Q( o# n/ c0 y- j
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   0 d2 o  W6 L" P4 S5 \
6. {
   , \% L1 W  K" H. h6 ^; [
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , _; E9 E. k5 g- e4 w5 g$ H. B
8. picture.fin = 0;
   4 @  J/ y) h2 }4 w
9. }
   % C' ]+ b7 U) n% n# i# _! _
10. else
    
11. {
    + Q+ S0 E1 _$ ~3 r$ D! R, b+ p, k
12. picture.length = fend;
    ) f) N  \5 z) G4 _" o0 n
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + _& c% k$ _& y) G9 C! V
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 O* o7 n/ o5 M! ]
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    % `5 J# L; t! c1 ]: O7 x& t. E$ {
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % v. b5 k2 r. P8 q( {
20. return -1;
    + S# n( ~# Y& L& G9 \
21. }
    . Y, ]8 R$ @. E  d9 B9 x
22. else
    
23. {
    % x- T6 U+ V: R9 f- w
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 u, ~. S& F# \* e$ r9 z. I3 w
25. }
      ~; k7 y8 C; I* g3 k2 f4 N
26. }

复制代码

9 ]* [' `7 n' _+ @1 E
+ D& s# X" e9 j

8 h1 [# ^3 w! K" H; f3 kiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html