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

, W1 a. Q% f* }! D; e% u

6 f0 P6 l! H, K- d; \4 N

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
0 q- N$ `- ?0 b# w/ B: G. {( P# F
3 Z3 c" [% [; O" V' n/ Z- v! p0 z

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。

1 n  f3 X2 R5 M8 y" J$ V, r

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   $ ^- H# H5 D6 e  w' I/ l
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 E) A; F. v$ H8 W- P
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; _1 Y% o8 m3 ]* h# r6 B. O: ]/ a, r" S
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   0 ^" d: z' U6 ]9 C- j; M
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);
    / K0 i5 e" m& x- v! Z; t9 ?: j
13.             return -1;
    # g2 }5 i- ]% q/ Y, F/ s  H
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 r' x* i! ~" q" ~0 ]
17.     {
    1 W; Z  H. A/ }+ b0 |
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      B; h4 X7 W2 t. i' v& }
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 Y2 C1 Y& ?" P6 R" I
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    5 U2 P5 D3 w6 |( ?8 z% A2 R
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & S, O% K5 y  _
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   8 L: S6 R/ W0 u; c% X
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   5 i: `( T  O2 i
3. {
   7 q3 T- D! Y: i5 w5 [, _  f1 v* |: A0 q
4. 。。。
   1 G/ V, k& u: p% f2 L% A
5. while(1)
   
6. {
     r" |! {" @+ u: w
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 Z+ @' Q' \+ o: a; f6 M
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   2 ~; K& Q$ E8 k( {% G7 r' T* I; R; L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " y+ \' e- o0 T# u
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   - }) Q. ]  t; B0 c4 G: M0 u' v
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % L# R( a8 N5 N: [: I* Z
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   1 {" R1 H- h0 Q
2. pthread_cond_t pct;
   " C) l( g- T' i" l9 R' x9 U
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ' f1 v* _0 R2 ~1 l, b- ?
5. ...
   # F, `/ @. m7 O9 Q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : r! ^, V4 ~. o2 T8 y2 \$ H
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   % h% f' k9 h# E$ N8 e' ]( W# _
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)
    
12.     {
    - I4 [% p+ p* @0 t# ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    1 K/ P* C4 d! v! b! d3 s  D
15.     }
    
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;">
   ! ?8 o+ @+ R( t9 m; {4 K
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ' Z- |7 n  G  T7 z, g( ]# M- k
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - i4 x5 W# k0 L# K2 p
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & O. K5 w8 ]& J9 o8 x% J7 U2 t% U
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   4 [# J+ s) X+ z9 o  d" h% v3 F
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 t; J! a. z' d3 D: g7 ^; ]: L9 B
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    # w5 ^4 p; S8 R' Y9 p
16.         free(frame);
    
17.         return;
    7 \6 ^! V4 `2 d: I. Y
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" \
   7 O' U3 j- @0 V# G0 h
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   8 Q# ^8 G/ L" @: a5 i# S* N
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # g7 Z4 X% c/ f) \# I! m
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 i5 Y+ O$ P+ ~5 d
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    5 v0 Q3 T2 M) S  L7 a3 Z
11.         printf("sending boundary\n");
    3 m6 @' i2 {* `) [
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , n$ b. ?9 Z0 t. `
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。

! M) v# x! Y2 {+ j2 \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. s1 K9 Q/ {0 c5 T9 f
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : `' D2 Z7 g9 U7 Z
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 ^) m- ^5 O# Y0 @- D- Q
8.     }
   / S- G; Y3 h' O6 _, {: K* v: N
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 d! E- A0 h. S: ?
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + S9 n% f6 f6 k( w
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

# G' E% S$ g- b/ g
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：

8 J5 s; m/ k! _9 R* ]2 s2 G4 Z
. M' K. M1 O, w3 c9 ]

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 A! k, U. h# m* r3 }+ t! B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 E+ O2 A; h6 ^2 d
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' @3 Y! F1 [' i* b  ]
6. {
   ! l  k) [" V* F
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & m: Y# F2 i9 Y6 T
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    8 E% q9 _, n2 ~* j& W
12. picture.length = fend;
    / E, K/ C2 _+ K2 i  V
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ' D2 E- a5 [  H) J: ^! d7 y
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + y6 M4 n$ z$ U8 ?% r$ o
20. return -1;
    & l+ d/ c$ O% q3 d% j
21. }
    
22. else
    
23. {
    / S+ C6 v# j6 S6 k8 D
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

3 e* A1 w* J) R3 u: B4 DiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html