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

" r6 v+ A9 d+ d, |/ M+ o

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

  u1 B: L& ~' C4 ?

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。

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。

  
  , I/ f+ _, ?4 C; Q

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. {
   9 x& D  \+ C6 M  F& |
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' ]7 L- r3 y/ z# G: j3 [( w
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' V+ `2 O% y, @. U" w) X
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % h+ u! s5 B8 X0 V; j
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    6 Q9 U/ Q! c. @* Y- ]$ b
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    - B3 ~& j0 _) k3 }
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    5 B. S3 Q( E7 l8 P! `
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - h9 c5 J% N! D" `: V" L9 _* v4 o
27.     {
    ) h/ O9 ~+ r/ I- w0 T
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    % }/ e5 R6 Q. |/ s+ |3 j
30.     }
    
31.     return 0;
    0 ^, |5 G0 G7 U3 ?' Z/ W+ s$ H
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 `! l3 X0 c* k3 D( ^5 T( f
3. {
   ! e' h7 {" P' p+ j  [% t: ~% w- r/ ^
4. 。。。
   
5. while(1)
   $ M; _5 |6 E- K8 |  D5 J+ [
6. {
   1 y  K9 h" E- M2 s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : K. Q1 @# |9 v. G( M
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 T; _, P5 K7 c1 W; R
9.     。。。
   + _) M( Y5 P. |8 O1 }
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - T4 H+ s5 S' j4 T
11. }
    " T1 O4 r, L9 Q0 k9 [
12. 。。。
    4 O; B5 ?, {4 q
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);
   1 @5 L& G# n! P2 U% h
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   + z1 a, m0 W5 e: e2 O
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ e$ j8 A) ]5 K9 ?
4. {
   ) Y3 o5 @# E4 K& y" n* D
5. ...
   " h1 i, n) S6 h% N
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & ]1 I3 f& ~. M; s
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 X$ T9 Y" e6 ]6 |
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);
   
10. ...
    6 o( K4 ~% s. Q  x' X+ \
11.     while(1)
    7 f1 l; v+ \7 I
12.     {
    : M! Q) e$ Q. w. F- x: S
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    7 P: t+ e3 F6 o" p. u1 h
16. ...
    6 a) a/ q& q- \$ e
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;">
   , i  m0 b/ }, i8 K* ^: ?2 V
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" \
   " C  W( A& [" J$ d2 Q
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"
   6 T. E1 y; r3 i
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % u' {* W5 k  C- x# U9 Y. l* l( T
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) o, l' ]& H; h7 q' H; `! ?) [5 ]
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ u' N- }0 b! m% \
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    1 Z' z: b- |/ ?3 X& `( w) Q
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" \
   0 b& W4 c6 T6 p$ n9 O
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   + F' V0 u) ~' Y: s0 t2 F
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 Z  F* @6 I1 @9 y7 }
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   0 W5 t3 F& q' K
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % n! r. ?. J# w& L) }8 R7 c
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " F2 \2 O5 h$ `
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 R# P$ t9 V( x' |1 `* K% I9 q6 C
10.             break;
    0 d; ]/ V) }' @
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 d; T; e( j" R( d7 @) I' S' i
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。

4 c* q4 d5 e6 r' @0 |

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. {
   4 P: p0 B$ Y5 f/ Q: ~$ T7 y5 r  X/ T
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   7 [6 _9 K' Y: [0 b  b. l- F, p
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 `( G& H; K3 f# @7 E
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   2 @% D8 C' T" ^4 |1 X/ S8 J2 X
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + I6 g4 }8 ~) x0 C
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & b4 G1 b8 f( p8 t* J
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ y6 S1 e6 V' Y' m
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    2 @. w, g: m4 a% Y
14. }

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/ q& T; v) j+ T2 \7 O
4 S3 T3 Q, \% Y; _* I" ?( J# x- z. }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：

+ _7 B* H5 h& j$ j0 a

1. while(fend > 0)
   
2. {
   : k0 o. A/ B$ D& r" p
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   " J  p4 e0 o$ W& e! s& f* C1 g, f# U
8. picture.fin = 0;
   ! k% M0 j  k  ~0 W4 _
9. }
   1 t! t0 ?1 a0 S6 e' o/ K5 J* s
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ) T( c$ r2 v( L6 D" W  t' c
13. picture.fin = 1;
    - Q. B0 Q% ]0 w' `# v' R( A
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ i, S; j; F/ M' N( p
17. if(sendbytes == -1)
    5 F" X; R2 B3 \9 [$ x" _* T6 i( m2 o7 o0 l
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * S  S6 x9 \) @; Z9 B, I
25. }
      }8 M. t* }( {2 l1 V
26. }

复制代码

) j$ v: T5 r5 C5 U$ T
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html