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

# j" H0 K5 X, S

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

7 p# t: p' O' U% R" V

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。

: z. `* H' g3 s, [5 `6 A' M( d

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。

' k: c3 O' f# ]" ?' Q' f5 A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)
   ! e; @# q9 K- g/ y6 e0 T
2. {
   ' P0 O/ A$ E( O
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 V& t5 r" `2 W7 M1 r
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & i' r% V5 @% y7 _5 C2 ~* x" Q3 ?
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( S0 Q6 F: ~& r3 Q! t# n3 g
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);
    2 _/ @3 Q$ k: v* n
13.             return -1;
    ! \! E8 B; [# [& i
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    / \2 T; O1 z. E# R" x
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; h0 ]' \  A4 m0 p, U3 v% I
27.     {
    $ R. l- f+ i7 S+ s/ ]0 d
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);
   0 x' p, @% r; c
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   " }5 k" m' E4 Y9 v' |  B) w; M9 F
3. {
   
4. 。。。
   , T: C7 V. w- T( A2 v$ u8 l
5. while(1)
   - E1 k/ C! W" w$ o# J2 p
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) n: [/ f, ]9 c. O' v+ U8 ?1 _
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      L& N" g4 W8 L( h( y0 |  u
11. }
    & H( v  g3 {6 w9 v4 D+ V  L
12. 。。。
    0 _7 N8 s# G' D% Y
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( D+ M3 a8 b' s* y: s1 q/ ^
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   & [. A1 n; I5 w: Z4 X
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 i; M/ L2 |# {5 M/ B! D" A
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & j2 n( q6 P/ `8 D1 V. G: T5 z) `
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.     {
      ]- I1 H/ [5 b) H% x" l" E
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ s; o3 C: W" U) `0 }+ Q0 U
14. ...
    
15.     }
    $ [/ O( |8 @  G) e
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;">
   
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 P& Q4 W( l+ {% l6 y. \/ F: |
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
     K2 Z# C% C, u
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   $ m+ {8 ~5 q! J/ A' B* t9 e
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! h6 x: C, o5 M$ o0 Y. V' `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % `' q% T: s3 z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 ~1 S$ C/ D2 `9 S
10.             STD_HEADER \
    2 b" b) n3 f' w( a7 e# `
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      n* w6 f$ ?( q3 {
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 ]5 B  N8 e6 O
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / y  I7 A& t+ s& m* O
15.     {
    
16.         free(frame);
    # w7 o3 Y+ Z% Y  Z- T7 i8 Z4 U1 m
17.         return;
    + g1 E( c* z+ ?9 J- _1 j: g: 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" \
   * g5 q$ K8 \& D% a) k1 v
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);
   $ k+ k. L0 J1 T8 A- D. E! g5 }2 V
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   6 N' D; e* \$ L$ I
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   # o) t5 s* ]+ @2 {
8.         printf("sending frame\n");
   
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)
    - o' r0 u) w. }% b! X" ^3 W
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。

. Z5 C$ u/ n) ~0 _/ {  e! q二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 ?+ F; N1 h6 w9 M4 w

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);
   - L; j( r& q) |4 ~! X  `, n: I
4.     if(*socket_found == (~0))
   . @+ \' \- e' P, y3 H1 K( v( f" {
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   $ z# c* h$ t3 @" Z" B2 |# r3 S
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - ], V$ R# A1 O& L4 Z4 N
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 ~5 j: j7 Q0 ?' g6 u( P: W
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! \; t, h/ }8 U1 f
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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6 h  `; |& q% Z  g: N6 r( t4 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：

! Q" \9 F! r& J4 \0 g0 \

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! k+ r. D' o3 O5 |' i3 J+ n
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 s0 p& |" z5 M' b  C( O7 c/ Y+ l
6. {
   % W- N( R1 t+ P  T1 ?' j, S
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   - B7 n7 ~! j! t; a5 O/ i
9. }
   ; @, Y6 c% h0 B1 ?. }
10. else
    * O+ ?, ^, p  b/ z) D6 {0 d' C
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ; g$ @9 x. d1 g' C+ W  t
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);
    ; P3 v* S9 N( S1 }4 _& S
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    1 p& [2 q. f: _+ Q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    - T! Y. ^2 q5 b" ]# ]$ z# c7 r
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ g+ ]$ p4 y/ w2 }3 U
25. }
    
26. }

复制代码

; U" Z0 r& r6 H3 }8 }9 W% J
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html