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

% p, j$ ~% k, Q. d' S2 U) F

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。

# k) m! G3 C4 l) `8 x( C

( M5 `- v8 h4 O5 k$ d# {

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;
   ' e+ s! K$ h6 `
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 B# r$ K/ r* d% J
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) `7 T2 P% r6 j# `
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 q: c+ O  }1 f: x$ ^
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ( R7 z. y9 z1 n. `2 I: t
15.     int on = 1;
    ; h+ v$ S+ y" H- Z7 D- C3 w
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    & C4 s6 j" h: `. @3 m" P, n
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    9 b; |* g2 C+ a# m# W
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    % w3 m- x( C* U/ f
22.     {
    # H% z8 g- H) `3 P) a" F4 Q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    / B& X2 S+ P" p( u4 }
29.             return -1;
    
30.     }
    6 O1 f) X* ?& I0 `7 i) J5 Y
31.     return 0;
    ! C3 r( F$ S! S: |/ j! R" v  n
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)
   + }5 o3 S" n  I4 a) W0 H$ `/ p
3. {
   9 b( r2 U/ F2 d  ]
4. 。。。
   
5. while(1)
   5 G" n8 ]% U5 o
6. {
   6 _% f/ ^3 b: @7 ]
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   7 s8 J: s: O7 {1 I/ s
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : Q1 D! o6 A3 u% F+ L, s
9.     。。。
   ( n" {- W4 C) \! Y) O! ^8 M3 s
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ! u2 k4 j, r6 B9 j3 \
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + [. \3 s( {# D! X+ r0 ~
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;
   ( k7 O' a: t; L
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ) f" z2 `5 X6 M5 p0 r& b
4. {
   
5. ...
   # y5 |/ F" ^+ R5 g8 R: v  |( S+ q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 F; @/ X; H' e1 D0 _8 N  A5 e
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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. ...
    - d) `8 l/ B0 J* o7 I. h$ k" v$ y
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
      l# f, M1 K0 \/ D3 x6 S' 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;">
   4 U( x6 _4 a6 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" \
   4 o0 h: v' _) y4 ~
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   . T5 [5 J4 ^: H3 x6 j! G0 S
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
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" \
   ; m, u/ S1 A7 A3 i8 B
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 d4 Y1 e1 q, P, ~) v8 K
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; l+ w1 Z6 C9 T0 u( P
15.     {
    - F6 M# E5 u. p3 D. h4 r9 J
16.         free(frame);
    / d+ t' D  C1 n3 ~( O5 F
17.         return;
    6 v0 `* b' i4 h# K, s. H. G& s0 ?8 I
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" \
   1 U- o2 ?+ j+ L' d# T% x
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( P6 O& c% T+ A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ! ?6 k2 j" Z% ]& W1 a  u
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , Z' x' v1 D; K; D6 G; A
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    0 T0 F0 a. P" @" u! Q3 ?8 S
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 A. D. M7 \& Z. L7 o, h9 w" R' }: 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。

! c0 `0 U0 L$ J; 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)
   0 d% u! w) F9 ~% p
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! M# y+ r- H6 N5 W# n
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 a% K- H9 W  z% C
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   % z) e* ^; u) w) ^$ w
8.     }
   & a/ M: B) u  f9 ]" I; n
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    / L0 m( i% d. k  y8 E# b2 r; e% ~
14. }

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  O6 y* y( U! x- E4 d9 c! l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：
/ F  }$ J% X0 Z% W+ }2 s8 E* S

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   4 h+ d2 i, d6 t' O% C
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) C5 K1 U; h% w  r% W. z% n1 I9 o* b
6. {
   9 `! r8 K' d6 K: U- F% z$ v; Y3 ]( y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) g) N/ |5 T% i9 {. e4 E
8. picture.fin = 0;
   9 C4 \% q9 y3 K
9. }
   2 H! I( R9 g3 z0 G1 }
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ' q1 z; U, q' r
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - V4 k. ]: i- o4 C+ U* @: D0 }, t* G
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , p& |  H. z2 p( i- U/ N) g
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ) R/ X; D/ `7 x0 p) ~% M
21. }
    
22. else
    & G- @9 k2 \, g! ^2 M
23. {
    5 y, Z- \9 E0 |9 d: F! W
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

4 Q0 v. l$ K* F
. C3 t9 o9 I' j

8 b  @# L# {0 E; _# q0 FiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html