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
, E2 `# r6 V. F& w6 {( P: b

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。

! ]7 ^6 f9 e/ I5 ^

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

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;
   , _+ U4 E8 z- r' A
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 G( _6 e  @% `* l# G3 U% i% I+ ~
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 [9 g% Y+ @2 x, n( O
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # H0 o5 @, G- _, H
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) n: {& d6 e  }& q0 G
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / f" {- c7 Y5 }; |1 P/ n+ M
9.     int ret;
   8 t/ I' B9 M3 u4 C7 w
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . _3 W/ k) }( P! v/ W
11.         {
    ; Z6 o$ Y( H9 s% ?, m1 Q! \" T/ U
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 m" `9 o* ^% Q7 j, G) b  `' n
13.             return -1;
    ( A4 U: d" B5 @) S( X+ q* G
14.         }
    * X& }7 A$ K# E7 l% B! ^# D" o
15.     int on = 1;
    ; y; R4 ~0 l3 R0 ^! O
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
      o! ?- `" S7 ?; f9 Q7 i; Q' W- `
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 q+ k$ T" o7 v  P; @! T5 _
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % a: l  i" W$ s5 T  z
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ L) c! K7 r6 Z% D# U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( s4 {4 {5 [  N" i
24.             return -1;
    
25.     }
    * o( ~* [$ o# K  k! y5 N0 @* e
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    8 I( L6 K# d9 Z4 t: m
28.             printf("Listen failed!\n");
    2 F+ k& F& U, V. A& c( j+ n
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    $ a; ]/ n( W& s9 A- }" ]# ?
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. {
   " h5 i+ S% R2 b$ b$ Y
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 Q& \4 l7 }. c( H+ X7 t) t
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * w( \( t8 R4 }9 Z
11. }
    8 P( @1 |* {4 H2 A9 u) b
12. 。。。
    , d' ]" C; Y1 E! R) K8 G
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   # a9 L+ v5 `6 e0 y! J
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 U: P' b; k- c9 O( P2 [
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : y' V- M4 I0 K$ E% i
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;
   ( `/ u6 M4 n. q- j- m! W6 M  @+ Y$ c
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   4 a1 r0 U# c+ R- K6 m4 x# O
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     U0 n- G* o( m
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);
   0 G& d. |# l, h, I2 M
10. ...
    - W. W7 H7 c! _% ]) e6 _2 @
11.     while(1)
    : ^5 t6 b* d/ C/ N8 H0 Y* ^
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    8 P, [1 @( [' H
15.     }
    ! K1 S" F. a/ e$ z0 O2 Q% i4 w2 z5 F
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" \
   6 D; v5 H$ f- B# |# X; ]
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
     A  ^2 R9 K. ?! h  a& i+ t
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"
   : i, L8 e4 Z( E& _# P) S6 e, B3 V
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + w9 P! I" P& ~: M
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 k9 g. U1 C5 y; U8 w
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 M) B1 Q, _' h+ q
12.             "\r\n" \
    , o2 B7 t& e. g" S
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' x: z3 D5 T# F4 @8 N' ^5 y* k
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 ]7 p/ J5 B! H
16.         free(frame);
    # j, p: Q# E/ S
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" \
   ) V) ]9 D3 E2 q; F% ~: |  `
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);
   7 O. b4 p& j5 [
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;
    . w6 G& k. i" ^  Z+ R3 P+ O
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：
1 I+ V2 r  H7 O8 t3 }

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   8 @1 I) v0 a6 f4 C+ c$ K
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   + V# J! Q( K' M
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 `+ R, U2 O) W( ], y/ R
7.         return -1;
   / {  Y2 a) h8 g* |
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   6 k2 U" o. Y3 F: y- q1 |% K
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 q4 }) T, L0 ^1 ~  \
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 i8 i" v: X8 ~& @5 @; A. o$ j
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

; w7 h& Q' U' }* D, ]9 ~' f+ r
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：

" u. C- Q3 A& S1 Q1 E; x$ ^3 b
2 ^! N6 T! e: |! s

1. while(fend > 0)
   ; F4 u, q0 C: c& R& Y; `% H( C
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   1 f) g% m5 w; J( T
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ m9 G6 m0 Q: k7 S! H8 n
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; {& Z, J  o- m6 X7 h- Z
6. {
   ( r. n* G: g7 p' s& c9 s
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ' G* R% c: U, w3 [' J
9. }
   : Y0 e- A/ T7 \' i" ?9 B4 C; O  A
10. else
    ( ]! g6 V& q9 i9 J+ K- M% }7 M
11. {
    
12. picture.length = fend;
    : E6 J, `9 ~. ?- N$ Y/ ?
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 |# E& O/ e, }
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    7 V0 R# P2 Q  H
18. {
    5 p3 s6 d! S5 i0 y
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % e! L' H! z& g" _4 _+ O- k
21. }
    
22. else
    
23. {
    0 i9 ?5 Q. a# `* g( w$ b) Y5 s4 U
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , T! B& d* \8 W4 f/ Z
25. }
    
26. }

复制代码

$ k% a% P4 d+ E6 A/ s+ a

1 Z4 H, t" \9 G0 }2 B0 U
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