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

# O+ J- t) j- r# E) m7 z$ W  c

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。

5 D( n1 n' S* }6 k

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. {
   $ Q  g% K# s: L1 b
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 C" |3 k4 {" W2 u, ~8 u3 V8 t
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 G( s8 B* W3 }0 Z  a2 T
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . T9 @6 z9 B& z9 u
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ' g4 y6 Q3 |7 M# Q* b
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ v( \1 p$ @* k+ Q+ ?
17.     {
    ) A& U# t3 v, P, I/ {
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 Y, J8 Q; D, H. F. A5 [; |% L, {
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . `' Y+ g; y: q# B
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! l8 t9 i: o1 F( z
24.             return -1;
    6 }( U$ o2 d7 L: g
25.     }
    0 h/ L+ B, ^: P; t7 T; U* V
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    - X1 r& q! U' @
28.             printf("Listen failed!\n");
    / J8 ]1 h5 L/ `7 K1 H
29.             return -1;
    
30.     }
    
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)
   ' I" W. M. T  Y& \6 \
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   + F1 Z% H0 b6 P0 l; ^' }4 `
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   8 Y  `& i6 `( K$ i( k- T& V
9.     。。。
   3 @8 g0 b, ^+ r% o: @* y. L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : m8 t0 g# j! M' g
11. }
    
12. 。。。
    , s, V8 Z# v. _6 s6 Y9 }
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);
   & X+ _- _& d3 `4 Z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ( o7 `! r/ p: _  m- c& R6 Y
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;
   . b6 F1 y& x2 C, @) _7 P9 g0 ^3 F
2. pthread_cond_t pct;
   6 d9 O4 w2 `7 w6 M' L' q% [
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ; b0 H0 l' H2 \5 u
5. ...
   ; B7 }" o: H& f& o* A
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / v+ M' s/ ^5 J' r, [
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. ...
    
11.     while(1)
    0 z1 X9 N. o/ g: C4 h: F
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ' w) C6 N3 t6 N2 H+ L0 Z3 b
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;">
   9 P0 G( D3 O1 }; q: x1 f
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" \
   % u. N# q. Q1 M0 p0 B( S% M& S
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   3 [" c* f5 N2 ]1 C4 f  d7 h
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 q, s! f/ Q; D2 D0 Y
10.             STD_HEADER \
    $ w& l: h7 K8 b, R) N7 Z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 O% j6 C" L$ A: n5 P1 t. m8 V
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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" \
   
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 |( _( p1 ~0 P& g
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   : E9 h4 s1 A7 \# ?! R* H
7.             break;
   ; A7 M& H& R. ]% S  ~
8.         printf("sending frame\n");
   3 k  C) c/ V' Z: V& Q  r
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " {7 K1 ]$ k+ a
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . D. c* |8 g; ?% ~) w! \5 w
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 X! `+ s' n3 |二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 [/ c5 s9 p# z6 C- O5 [1 U: f1 X

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ( i3 w$ g# C* N! ]* _! O2 k
2. {
     s* x. S" c8 H  S) ~/ }& |, Y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   " s) s/ G& U# m, R# `: e
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + ?' r$ }' \, X. G; D
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! y4 ^! y9 a$ ?9 J
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % k, {) v& `  P& @2 ~5 F
13.     return 0;
    9 G0 r9 e9 ^5 [" @; H  }
14. }

复制代码

4 G1 w5 ^6 F+ m% S
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 W( `' {$ t% @. v9 I8 B- Y
* I$ v$ @. t$ b3 |" Z
0 w7 w8 g2 f2 b) f9 ]9 n  V

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 g! B2 G# X+ h4 a0 C
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; z) D) l( M* B2 p! d6 k) a
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     y) t( L- V0 p. }
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 y+ |# F  J  [& a* ^6 w; n
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    6 T/ h2 y/ `5 t- C8 L" b. C
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    2 J+ C4 G3 H0 m; j+ e1 `" I
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 k! G) O2 L( g" z* `
17. if(sendbytes == -1)
    " O) U! R! \* x
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % U" s( p+ b3 `* M
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    0 D" _  a) F# }& r  U1 N
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 G% r* Z/ f2 f, L' W3 u; K
25. }
    
26. }

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1 @  J5 s' |: a2 r; S: N

3 s$ j: _. U$ D8 KiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html