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

# @& |, G. |% z  k% W# _

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 ?+ u" D! }7 M/ y

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。

- q/ @$ V+ ^2 d" 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。

  
  3 e, L1 |" B) N4 V! t- c, `

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
2 c# s6 m2 r  {8 Y; Z

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 c! _1 l  p/ [
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , W+ C8 ~$ g4 u3 g/ X  m& {- W
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . L8 P$ K( u* l1 M  k( x
9.     int ret;
   9 p; i4 c5 q9 S0 \) E: `8 V
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 J2 p4 R- y3 t7 `5 {# l9 w8 c& M
11.         {
    1 _1 f) @0 |& N$ f( e3 M# m
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' W$ [: T  V! ^: @9 R: F
13.             return -1;
    * @. ]9 `7 z9 t* U4 z5 M
14.         }
    ' O$ R5 N/ E; H1 f3 f
15.     int on = 1;
    , R, ^$ l! a& `6 ?  H
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    4 ?/ @* o/ g3 p0 i, e
18.         printf("setsockopt error\n");
    . |9 s: L& |: J# n, V) `2 |0 W3 ?
19.     }
    ) N3 l5 I) f0 z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 n: \) c, ]8 P# O; L* S
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( z7 A! u1 N6 |# r' ~) S
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * ]3 _  {6 h8 B+ n5 J
27.     {
    $ e! C! q9 e& X) z, C
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ z1 w" Z2 l: m7 l" b% o
29.             return -1;
    
30.     }
    ) m5 H; Y% f5 S1 n: 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);
     f2 k+ S5 A6 }; \8 k! |- ]1 W) d
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   / B* k. t+ y( K4 d, P& A6 y
5. while(1)
   - E/ l. q+ t  `% x4 p' E
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ) s" x) \6 ], ^1 t
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + i( Y8 M& }8 i2 t& J$ x/ C4 `/ S' n
11. }
    9 J. T. z( b# w
12. 。。。
    ) B* y3 \9 s6 ?6 r# u# h
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);
   7 R! {, }5 `: h+ v( P# I  l
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . q6 G: [& A" D) w# q# @
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' H: g  P: O' ?' ], p6 ~
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . T1 s% a5 m( Y5 G
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     ?  g5 h* A( [! [1 D
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 X5 Q; c7 N8 s* d! c6 j
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    # x! D& F; ?- \# I4 w8 N% p
11.     while(1)
    & I2 m  ~& ?, z. W
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - S# H5 w6 [) F1 M* {3 K1 d" b
14. ...
    3 a1 O: v+ M" E
15.     }
    
16. ...
    ) N8 q1 W" ]( p' T1 T! e5 v  Y
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" \
   
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"
   9 }* p% X& g/ M
7.     printf("preparing header\n");
   - p! c, r- K/ b2 A9 C7 d% L
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 R( w% J4 r, w" m: m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) [" K% k$ {% W+ D! a. O4 S
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # f+ b" p2 _1 x' d- k) L; e3 I
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   - z# J! i  B, t! r  Q
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 R7 ^5 \/ t, Q$ b
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # Q. m4 y1 l6 A, L7 w7 |
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   - i+ H# H% N( ]/ f% U/ r
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) W2 Z- a+ L0 F3 z5 A, D8 B" d' e
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   / Q1 U- J, ]: {0 h: U: y0 I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 s4 l* {: P3 u
10.             break;
    % {5 V* G: a. C0 b1 }2 D
11.         printf("sending boundary\n");
    8 D/ y, N3 A6 I  |8 \. [1 `
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 v8 |+ Q1 n& e* x- d$ l' \( G/ ~
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。

4 ~2 P# h( j% y4 r  F8 B& C+ L+ o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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; Q7 W5 _- @% h! t  _# h# r
5.     {
   9 V5 c  n; }" F9 T' Q# k& {$ Y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / f# X$ c- P& H9 ^, {5 l/ U
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 M5 S8 T- F& _4 `
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    4 H2 Z6 N4 {  _: a# O
13.     return 0;
    
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 |/ M! J/ }( i
) Z* K  H- W. O. N0 \5 C
$ J) e% Z- k" r' |

1. while(fend > 0)
   0 H& ~' O) ]) c$ z4 b
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 p4 |7 ]: d, @3 r
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 p" ^9 o) a6 D* @6 L) \, a& o' N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 ]' V$ p: ^. q. h
6. {
   + {- f2 \( Y& F0 ^/ S. b3 F  F2 o
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   7 v. A' b! I7 p) ?
8. picture.fin = 0;
   $ s. \3 G0 A; l7 ?- [
9. }
   ! }0 v; U7 T( w, Q1 n8 \" Y  x
10. else
    8 W2 s5 x8 P0 l. a0 y1 v# R
11. {
    2 t- r# y! r, w4 o
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 p$ A4 a* i3 }( f  i& B$ ^! O2 Q2 Y, P
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 x. s8 Q% d; Q& A4 `$ l, @) R$ L+ `
17. if(sendbytes == -1)
    2 t, y$ D5 E4 i! Y
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % P( w8 D" [3 K; _8 Y/ c1 {
21. }
    ; v  G- t# z; o0 Q, W, A
22. else
    
23. {
    , Z+ W( H% b" u' L) f, U' J
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    & @8 p$ B6 B" K) p
26. }

复制代码

5 s3 E: T% c) k* J
# u: H+ p* u' ~, g. C; J5 |

4 S( U# t% W6 q; x2 F, `) a  J, Y  k& f
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html