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

+ V' E& i9 x3 t' Z

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
+ M. N' d7 k/ h. s& C, g% P
5 O( h3 q; ^' H* D

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。

% h* ]. `: f# t! i+ s

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 i4 i$ m1 l$ Y
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   / t) x2 q8 `" R. T- n
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 g4 e; ]/ D) K, }. ~) r
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' }# C1 I5 O6 m
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ Q; W- ^  Y+ h2 D1 o& h6 H
11.         {
    4 O/ V+ P: T2 P" O  V
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    1 u" H) ~! C$ l
14.         }
    . E4 s0 H2 i! O# O
15.     int on = 1;
    ( L! T6 |/ y( T8 J
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) D$ M' \  d& t% b$ O# \  f' u
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 h$ n4 x, n; ]- f' B& M
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    2 o9 X& k; h: ]' ?6 h$ _1 ]
22.     {
    $ Z& s, b* _, o( P2 p& L; l% I1 z
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
      ^+ L% ~  J  C: ^: h% N6 J" I
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    2 ?8 ~6 \! d0 U& i2 k! t0 u# f! Y
28.             printf("Listen failed!\n");
    . h+ M$ E) C; q0 s) D- ^
29.             return -1;
    8 K( f- K/ p$ h& f% y. Q$ z
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)
   ! J3 N+ w( T3 ~- ^& o/ j: C  d
3. {
   3 ^4 N3 ~8 Z9 ^! k
4. 。。。
   
5. while(1)
   5 t3 E5 c# O( P2 O
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # Y8 N7 `: d8 _7 z2 |# ~+ t! s
9.     。。。
   # K# b8 u5 f# W, Z% T
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ ]) D0 t9 Y# |/ f  B9 ^
11. }
    ) k# O% N1 K/ [; T- G2 a
12. 。。。
    5 E6 J( q0 F0 |0 t
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;
   ' A- J7 b% P; r  ^- r
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 x5 S' N; n8 c: {! G% z+ z
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;
   0 x6 e" g* ]" D  S( G9 y
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 A* B& [( i( p" K" W: `
4. {
   
5. ...
   9 \1 t, g4 ~. @1 @
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . b+ K6 D2 F  h
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # A1 h( |: c, k, _- d& R
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ( s- M3 M( o' G# y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   8 v9 h  X9 ]. G3 q
10. ...
    8 r' m  M4 F. p" }! x) w+ P6 a
11.     while(1)
      {5 K# s# G( p8 c: h0 H
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    2 a3 F; n- v: P# [2 Z, x3 k8 b  N2 k
15.     }
    & a! b# u3 y; @. s5 m" n
16. ...
    7 s* W) N; A! z/ T: P
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" \
   # k4 B+ D# P" C% `: L. `
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" \
   
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" \
   2 B; K, F+ B5 X( T7 S9 k
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & ^! T1 A6 A0 S
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 Z% j& r% ?3 X! h! x  V3 g
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 e% n% }; D* Q' ^& e0 x
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : h9 k3 t8 f0 _% ?; q
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    % S' L7 k7 l. C. Z6 u! 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" \
   ; I7 c# {# z3 u. _
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   + F9 p& B3 Z6 ~6 l7 E1 p! L
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    5 M- o# m5 T5 u
11.         printf("sending boundary\n");
    1 T4 I+ K; C8 o
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 Y. U* x4 h8 I3 |% y* s% Q' M
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>

复制代码

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。

* l/ b2 \+ D' B; b6 `& ?

. o! p2 T5 R$ o; w二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
3 p: ^& V# i; Z2 f& h" l3 N0 o

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ( l0 S3 k- h& U  }
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & P! |* s1 X4 F
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ! J, ?+ \3 q& p4 X) }
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   4 F' j  E5 K$ S( E$ N- o
7.         return -1;
   % h% f7 A* |! i/ `+ e1 P4 H
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : N" V$ y: {2 Z
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;
    
14. }

复制代码

5 n( K; q2 `. u
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：
& }9 Z8 {  c( m3 [7 X' u( ~5 A
3 U( p2 y) q: W
* e2 ?: r8 \. @1 y6 _4 D- c

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 `; c3 o* E5 ^/ H( V4 K
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 L" j; D- W6 U0 X* q/ R
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & I3 Y1 C: f1 A/ r+ ~0 e
6. {
   ' G) z' j. H5 D" v6 d
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( x: d/ @* g3 R. }3 z
8. picture.fin = 0;
   : V6 E/ }. s9 @
9. }
   
10. else
    3 y; v6 _/ L: a1 N
11. {
    
12. picture.length = fend;
    5 y9 k2 ~" h: G9 `4 R! r# Z# D
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    # I$ y3 o# P. F+ U9 a
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 a: d1 n2 f/ @
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : t8 c" g* \& D
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    , ~3 L" \, e% m3 j
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & M  |, z% W  W* U* H
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    , i, s" r/ @9 l5 l- {+ ~
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 d% V' J8 R" _0 ]
25. }
    
26. }

复制代码

9 _) K( N) _! g8 d" i# K  q/ i% ~
+ }" C4 y: ~4 v( @& x1 P* v

! A* M( O2 ]; M# V1 M
/ i% ?1 B5 X7 ViMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html