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

# ]6 Z: \# U5 a1 V
: u+ \7 P4 }3 Z# S. e9 h

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
8 [: o. Y$ w7 A" u- G# }' T

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。

  b( d3 F( ]( j& C" Y5 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。

  
  0 z$ D( z7 D+ a8 l9 r5 r9 ^

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. {
   " t  P9 b4 N/ J3 H, {2 J
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : r" G7 Q7 K( }' s
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # F; F" \% v6 t7 {1 M8 {3 h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . u3 m. H" q% N, I! Q  V# [
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   1 _" G( R& E7 i6 ^
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * P8 i% K( J& a  ]6 X
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! @8 I' W) ~. l1 p; Y( \; V
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : a" o# f2 e3 z+ p- {0 A
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    + H6 `$ f" R# i1 ?6 M! e, y
19.     }
    4 a7 q' h( G7 [' X/ |8 l$ {/ f
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      J* P4 E5 m5 t( L3 X
21.     if(ret == -1)
    ) W9 n" \* |3 `: Y+ A7 v4 x
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( h3 x9 p' E2 U7 P, P
24.             return -1;
    . B( Q0 @0 {! r3 c# A/ y$ u2 g
25.     }
    + q: ~# C2 |; w3 O  U) {! p1 ]1 k
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + o) X5 v  f8 ~6 S1 q' i* T, V5 K
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    3 ^$ ]. o; r& \" R4 T
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)
   : }- D& c3 }+ E. T( l
3. {
   
4. 。。。
   ) Y" M' U; D$ w. S; w) W3 p
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");
   1 _, w4 Q. B0 S5 p
9.     。。。
   / g  |1 R: n+ x: |# r" u& s( A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    : Y% g" o* N2 |" 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);
   & F. g; v% Z$ A/ D/ D( i
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % m5 P8 M7 A4 `% H8 p
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;
   5 V) n' p2 n3 b  _3 V3 T
2. pthread_cond_t pct;
   , N% X/ A9 U# `% U8 i) `
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! O' B- y1 d$ S/ H6 ?6 Z! o
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # |: z. d2 q3 Z8 V! v/ _
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. ...
    & h2 A3 H2 j8 Y- M
11.     while(1)
      I, p! ]1 g( s6 ]" Q& ]
12.     {
    $ k7 A& o' O" h0 w
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ! E3 R$ c3 R) A% k/ O
15.     }
    
16. ...
    2 ^* S) P. X. Y! 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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 J* I. [! S" C4 `
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   - r5 H8 k" T/ ]" `
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   " O8 m- Y+ [3 O
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   - K, m2 Y2 Q# Z! B
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # B. o! ^+ f# G. c0 z, H
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    + E0 c% a/ Y4 R- b+ B# ^; j
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & k* Z0 D5 H' G' [7 B
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    . e, c  f' Z0 m* ?) i3 a9 t
16.         free(frame);
    1 D0 X/ g0 [% Q/ }: o! Y  H' a
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ( H6 k' k4 O& ?. }" e# q! [
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");
   3 n: ^; u$ M/ }
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 J+ V1 b9 [2 H7 y
7.             break;
   ! ~. w: r* H  Y
8.         printf("sending frame\n");
   3 h' v  x3 C5 r; N4 f- t
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    + d: L1 }4 z6 [
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 m# P( H. \( X- T& @& b, @6 B
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。

- U2 K2 r8 B2 i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. {
   , ^$ X) D+ d+ h1 W  ^; W+ p4 P
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   # m" e0 q% e' G, ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 z" y7 q" H3 [' }% b$ ^: \
5.     {
   $ h! b1 ]; J& _0 z: |* Z& x
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   & W9 I9 x! t& B1 i  W6 k: L
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , v, ^( S! _/ o: B) ~$ H
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; B8 F1 L2 M# q% O3 Z. M# z
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

# F3 i! _* X" @9 w9 M) k' M
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：
" R$ u# c  v# L+ k5 P

) M8 w; h" X) t9 b* ?" W

1. while(fend > 0)
   ! a( v( u  q) w+ }
2. {
   4 Q1 z( O: f# u6 ?8 c) K
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & k( ?+ c. L$ ~  l
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    1 O$ V) s% o& t1 m: a. a
11. {
    # Z0 C3 G5 G! [+ J. _
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    3 [# x7 Y' i; k0 v! s0 O
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ! }6 a$ ]( H* a$ q7 e( f4 {
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    & M( @3 }# o% Y3 H8 x
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    ( A& Y" G  x+ I6 C/ K
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' M. l/ M( c5 e9 _
25. }
    
26. }

复制代码

- t5 F3 B$ H- ^2 d. u' ]

# }7 V) ]. g' W/ xiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html