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

( Q; D/ u9 @: y

- C; C. R/ q& U5 U# D# B9 a7 i

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
: h+ A0 V" f; p0 p% b: H

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。

, x7 L& T! Z. H  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。

  
  $ H( z: T7 I- W2 D/ @! g' f0 v

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
: ?& C0 _! w4 _- y2 K

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)
   ' l; j; ~6 q" e% H$ }8 K
2. {
   1 u8 `2 ?% r( v- y! A4 @! J
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! C$ I. ]3 ]+ ^, P4 b: B) u0 g# K! B' p
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 C7 w% ]1 w4 B1 P3 |
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 M! ~4 C  c. m) [
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * B7 U( Q& r( X, S* \: N
11.         {
    2 h( g6 {, [8 }1 w
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    5 ]$ j- p8 v1 o4 A4 z+ p* G/ q
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - c- x1 K, ?" b
17.     {
    ) E# W0 C6 T0 l) E. r
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % e" Y1 b1 A6 ?9 u/ m
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ( A1 W; a, w; Q$ g# N: E) G6 g
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / K( o% F4 o. A- I' t
27.     {
    * H. K; H8 b& _1 k; f
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    + H) E8 U+ J+ T* l  N9 G: B
30.     }
    4 e( b$ B; N! t8 N
31.     return 0;
    7 @0 w1 V; B9 L
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);
   7 ]/ R1 N( R7 M6 F, W9 S: i
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 g1 E1 p# z& d/ v  x
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   - q+ c9 J8 P* r8 T# C% _
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   6 H0 \. d" H) L& b" L" W5 M/ x
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 e' `* @! Y5 c$ X7 i. E, \+ [6 P! e
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;
   ; [5 M# ~  r% x8 k* f
2. pthread_cond_t pct;
   7 E9 k* \; g% N+ t( j6 a' l6 _
3. int main(int argc, char* argv[])
   * |. D$ W7 v, q1 j
4. {
   . i$ _  ^3 W: r  n$ Z6 G
5. ...
   4 e' n0 r2 ^9 y: X  @
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     d  L* s, [0 O, I7 J; y0 U
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.     {
    ( ~* V& w6 }7 K* J/ d) s
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   4 z/ [1 _* X' E" n( b( A
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" \
   0 g. h& c, h+ g( h( {5 x
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" \
   " f. c' e8 e  F' v4 a4 [
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" \
   , c: L7 e+ U8 x" ^, D
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * g- ^' S& ~& ]* Y! K/ B* h
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; ~/ ]! y/ L/ W  b5 q' \2 C& D
15.     {
    
16.         free(frame);
    # I# j* r" @9 P2 C. n9 |4 w. f
17.         return;
    & }( S# y& t; ~1 d7 f
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);
   / p9 Q: j- X! X0 C8 D
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ( h8 ~9 B4 J7 R3 [2 u/ d; a8 U4 O4 X
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

5 b4 `( C( {2 Y

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. {
   5 W* h! k* Y$ p7 x. m
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   " W  A0 a( D$ e& b& g0 ^  s0 C* `. R
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
     j* u: H$ r0 ^' ], v; t0 l* c7 [
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   & `" R1 n9 M' @4 n2 ^$ t
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ! ^0 d, ~1 x" T2 C! e' c  ^
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 e! I9 T# f8 {, N$ Y" K9 P9 J
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . A$ X6 A) |# }1 A4 ^9 k) y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! Q- r. u9 a% _& b2 ]- I; @
13.     return 0;
    
14. }

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/ `7 z2 ^1 b! C1 `$ u' @+ r  j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：
6 m* x7 y% z; ?' @# r+ @8 Z4 {5 U+ W

- {: R1 D) Q; Y, X$ _- a

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 T6 I" y! c/ ~* R8 G; {
6. {
   ' w7 c$ R% U$ w! [  O0 i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ' [) ~  i6 p4 J
11. {
    
12. picture.length = fend;
    4 D' o, R9 b/ S2 @; r' q
13. picture.fin = 1;
    # e2 s( F; q0 W5 z/ `
14. }
      v. I( M, ~" H' ^6 i
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' x3 g+ H' V/ \" x  W2 u9 h& S( v
17. if(sendbytes == -1)
    6 n4 [* z4 m2 q- q9 v! x
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 R) O- \" Z7 s
21. }
    
22. else
    + i) Z1 Y5 Z3 T! D6 o
23. {
    ) R# V0 ]. o; N* Z( G. @- ^1 x
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; w1 V, O. R, u( q  l
25. }
    
26. }

复制代码

4 F3 V  O1 f* t

9 E% W$ F1 k$ w1 c3 O- _5 g( H
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html