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

% n* E; N5 P, T6 R0 [  o

' ^* G! S/ ^3 C2 c

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
, G" a7 j, r; ^$ ?% Q4 R$ G: a

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。

/ O  f3 g: T: @) Z' }+ t

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 l* E1 H) l  @5 ^- ], G

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
# M( @; `$ u+ Z% t

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)
   / P" `& s4 S1 i+ v
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - D, B# `3 \* X; b; U, G0 Q# m
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   : T3 r1 ~- ]" X5 w
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.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    * z# q0 v+ N, M
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    6 ^# o! |  x1 q/ r7 e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * M9 n: ^% h9 i7 ]2 `, @1 ]4 m
21.     if(ret == -1)
    ! x" f) N+ H0 d/ \  O8 k
22.     {
    * `, \5 t" m% C; ?9 V
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . }& i' O7 m0 @5 w9 X
24.             return -1;
    ! K' }( z& y0 c5 u3 ?' f
25.     }
    / n- l+ W6 f2 H, X* I
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 Y& y8 |; B- D
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 p: B& b7 t* N% t; Z/ c
29.             return -1;
    
30.     }
    7 a( C8 k! p* i
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);
   8 a8 B9 V4 W/ C8 h; v- y$ x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ' c- N2 Z2 M5 E) L& f7 z
5. while(1)
   
6. {
   ( i7 j( ~/ K! ?
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   , E* b4 q5 o0 A& q& \
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * [! j# D. n2 G! h
11. }
    % Q4 N* r; F1 Z4 `! t
12. 。。。
    
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;
   % H3 W6 Y8 ~2 L! v
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . J  p( S1 b( u, |
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   9 L( T) G+ Z: Q9 T, L3 F
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;
   7 R- c+ p  c/ A& x( s
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
     k) O0 }  q3 E1 x
5. ...
   % F3 ~- _1 ]( j
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 `2 j4 Q9 K. J2 ?5 N
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * I: |! o: r) i0 r( G: a
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ( |+ O) d+ }- V: J0 E4 H: n" A
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    4 ~6 `+ C4 |' c6 Z) d! v
12.     {
    $ c; o$ P( O% z  o/ O
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 ]9 x% U8 B: B1 ?, J' b$ r+ m
15.     }
    
16. ...
    ) U  ~( G( ^1 e$ d5 S$ A6 m
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" \
   9 H* Q3 e* Z3 A( z1 E/ ~
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     g1 ~0 [# @" X7 o1 C! b9 L# E" B
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & g* v6 U$ X: Y0 a8 y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( I6 G7 a- s7 _! |" N
10.             STD_HEADER \
    & ~* @' I  T6 G
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , |' j" ^9 O& Q9 A/ i
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 j* ~1 t/ J  C) d+ S" e
15.     {
    
16.         free(frame);
    ' a, [- w0 s- z
17.         return;
    9 s1 N8 l: l6 u
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" \
   - U( b8 w+ s' W  z9 S9 f( Z
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 K. m2 c1 {. }% r+ ?: V9 D# S
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , A& p* u5 q1 r# b
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   6 f4 U4 |  u8 u# J( Z# |& m
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' E+ V0 U$ t& H/ F! Q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

* F, J7 o9 J; `! d2 F% J8 s

5 A. a8 T2 q9 B3 n( x3 a1 F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)
   ( R- ~) x2 ?( c' N
2. {
   8 Z% _1 A! a+ z. h* r, b9 A
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   6 S1 c) |, U8 ~, H9 R
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * M1 b. r+ s& k6 a4 l* h6 l" B
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * u& f  Z- ~1 P) P  w0 Z4 W. g
11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 W! \8 K1 Y! D8 X& P0 f) x7 g
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 t. K+ @: x7 J- a
13.     return 0;
    & u* V- F& v3 t8 l! W
14. }

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" V' i: a6 }( w6 R- U9 Z
3 x" _* y* P7 k+ m1 o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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # r3 X. p4 s$ t, ]; F
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - Y% ~" ~1 x3 G$ U4 R6 u/ q9 {5 c& f' Y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : R: \& @' z1 a( g( U6 h) ~
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ) T7 m, r8 P! {8 l
9. }
   4 s% u: N7 p' _; H8 A8 l; V, a
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 }+ e( g8 ^. r" @
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 a  |; L! s. T, K/ k. t
17. if(sendbytes == -1)
    ; N& E9 K# W/ p& g- m
18. {
    + z8 D% J& ~) @3 `
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : m! j( F" N/ p5 |% l0 i6 y9 [0 ~
20. return -1;
    9 |- p, q7 I" H
21. }
    
22. else
    
23. {
    8 M- u- S( n5 y: P7 c
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) F$ n' m- C& _3 v7 O* j- g
25. }
    
26. }

复制代码

+ u) `0 g' ^/ k) B' a# b4 A
8 B+ g: ~; x4 r& P" @iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html