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

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。

. V+ T1 d; {0 G+ F( T: z

2 y9 g( H- v$ q8 u$ G3 ], F

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)
   3 [- X# P0 }, l& W
2. {
   " n* A6 ?4 U) g5 |( [6 _# U1 y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   - H" L* D. o1 o1 }1 d
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ! }. O7 `% g( x# y6 e
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , ]: _  m# ]$ }  f1 M( }
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ) `" F' i0 A" I% K9 N/ T
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ B/ V6 q: C& O4 ~" @
17.     {
    8 ?' R1 Y, p! U4 P) j( Z9 n  H
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    6 c. M) X; U! `
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - M( ]: |6 W8 O( m+ w
21.     if(ret == -1)
    8 i: j: Q, Z/ p- M/ w# q+ z# q
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    6 E7 y1 J7 i5 D0 ^1 c
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    , W# Y. j: b/ g/ r) f
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    % X/ z4 r0 z* _) A
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)
   ( d1 A  L) t/ c7 p/ s! \4 [
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ' M+ p. N3 V- A$ b
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . t8 ]" W9 h" n$ r
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 v) S+ C& K8 n/ [5 y
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   7 J/ S. `: R, z) W3 h
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " o/ ~- S" s, q/ @& W9 X8 T0 n7 }
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 y" @3 D4 Q! i# r5 x. }$ T
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;
   . U7 |2 w/ Q2 k1 K9 [& Q
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   . [# v+ B5 |1 Q
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ' i! G9 k& s. }9 [+ ^4 O
10. ...
    
11.     while(1)
    5 b8 `$ Q, _* ^+ F
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 |* f9 ^+ t/ r0 V; v
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    & ?, N( s5 k/ c; Q
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" \
   & M, _1 z' o9 y8 z
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   " v) h' {+ D8 x) F. l
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" \
   & t& h6 c$ R+ d5 c. T" c( k
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; F# F9 ~9 U7 R: [% |3 P0 p
12.             "\r\n" \
    7 v- F' C: H& v! H5 l0 I& x$ |
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" \
   : h& y9 G3 b9 q7 D) p1 f- C
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 e& B) h+ k+ D- ~9 X" f
7.             break;
   9 ^. z2 ?5 a, T3 }, ~* U5 `& ]
8.         printf("sending frame\n");
   4 E! k& f+ ?) _2 Q7 P( F
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    1 l3 I1 F' ^8 l- q( h
11.         printf("sending boundary\n");
    7 H3 R% F- ~7 J3 ~8 I, F: ~# G# }
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / A( s; `$ G8 i1 i* g# x
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。

2 K! j! I; n/ b# C$ [

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 Q/ @8 U  w; ~
4.     if(*socket_found == (~0))
   - B% _/ T' [& `5 i5 i0 J/ K
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   , `0 t+ c$ N2 s' ~  k- Z7 r
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % m% ~2 u+ l5 {7 L% E; ?7 e" F
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 }& s6 }* _1 ^6 W/ n
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 f& p/ q; U* ~
13.     return 0;
    
14. }

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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：
2 G" Q  {( ~# F" t7 W

8 N. e) ~3 x, ]

1. while(fend > 0)
   , A' E& q8 y8 [) b
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ S" q0 S$ V, E  L
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 r, l; q% m9 r. Q4 y; ^
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   * o/ r% h1 F/ R, g. ?2 h
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   . w* D" X) k: G. V( Q6 Z
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    * Q8 c8 k2 f: i- v& p0 C$ k' v
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " J, i8 P2 m1 F9 D6 y
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    , P5 \! s9 d3 o. l
20. return -1;
    
21. }
    4 U$ G! s5 e  t4 z" \/ j  s! D# O
22. else
    
23. {
      j* F2 t  h( I+ J9 V7 |
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ! L7 U: x! H; g5 l9 f# O$ J
26. }

复制代码

) A2 Z% N, j2 b$ s4 p
4 w: i" N8 H+ n& w7 b% D

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html