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

6 l' T6 B! J1 b3 e; v: X; T4 Q* K

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。

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。

2 G: W3 N( |( r+ a8 O' L. g) x一、HTTP网页服务器
, |/ Q2 Q8 J7 N* @

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)
   5 T1 j4 y7 s9 l. ~3 e. s' ]) `
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 U/ h0 G  H" J, r( a
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % Q* h: |, B* W; N
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   + A6 D4 }0 D! w+ ^4 Q0 |3 i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 C. Q$ n! f1 J6 M3 }( @0 s6 m
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; c# }" n% G, W9 }' a' |
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( Z) j7 |9 Y7 s
13.             return -1;
    9 f1 p' h$ G6 q1 M4 a
14.         }
    / S. N% v+ n) s
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # o- d* _/ p  J( ?1 ?0 J  e' C" h
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * ~2 q2 Q% R% s6 D7 ]' o
19.     }
    4 `5 ~- V* ^6 ]" X5 I0 s1 O# y% E- g* m
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " U$ V# \, @; y- R) F+ Z2 u
21.     if(ret == -1)
    , y4 t+ r3 j7 ?+ \4 @. ]
22.     {
    * e3 w( U8 U: ]: e+ i, ?
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 _! F5 C+ h' p/ t
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! w# t0 }5 {+ v3 K& c# y# n) x
27.     {
    $ Q) ~1 ^8 [5 e
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    # ^' i5 T+ r3 ]  {5 y
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)
   : q5 h3 }: @9 d3 j3 T$ \
3. {
   + N1 ?. `' N1 y# A3 z
4. 。。。
   
5. while(1)
   1 D- L1 X5 a: t/ H
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % d1 P& w( l8 X+ x; a2 A0 u- R
9.     。。。
   " ?" R4 `! R$ n0 m$ k* x
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
      _) }6 w% T. P; R! {+ }9 G
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);
   # \- [. U& w) d
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 K7 R! \2 P4 b9 y; H! S6 y% L" A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . R  d  ^  y# P$ P, q& A
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. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) ]2 r& \) T: r) r
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - ?: g+ s; j+ \( U- i+ o# a
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   1 B* n$ `6 x- g
10. ...
    
11.     while(1)
    / Y* }2 s6 e# P5 B
12.     {
    ! V# Z. u6 t# F! J% g
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ; Y6 `0 G, D! x! X# L
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;">
   
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" \
   * e" ?+ l8 r5 ], }
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   $ t4 Y6 z  i: F: i
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" \
   8 {! d# ]- g1 k6 G" R3 z( Y& y+ }7 u* b
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   5 f& f. z# h, o
7.     printf("preparing header\n");
   1 P( P! w- B1 Z. \
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - b& M- G( E1 {+ _; v: b
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' T2 ^; ]2 B/ O' K
10.             STD_HEADER \
    " I4 T5 y5 j7 [* _+ @
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : ]$ |1 t9 A1 [/ [) g  F
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ B! h. _+ C1 y. @  u7 ]1 d3 e! g
15.     {
    7 J. Z5 B& F  [; D) e" y
16.         free(frame);
    5 P% t5 i0 K4 I# A
17.         return;
    3 W& A/ [/ ^+ r
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" \
   ! f7 E: R5 W0 y" y2 Y' \
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");
   4 k. f9 Q0 D0 @8 P: z3 n7 S" B
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   & s2 @) H- m" C% S0 T; X+ C" e
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " A) E  {, R* |. \8 f$ D( F* t; G
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    - P6 {! Y5 Y8 ?2 V1 w
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 D$ x! U# ]3 R
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。

' f& V1 ^  l8 F: b9 ~5 ^( _

5 K9 v6 u, B5 M6 p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)
   & B7 s- ]8 ?# _; Z7 t5 D9 [
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 k$ C; \: @  P. W! {6 j% f/ M
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 a' p5 K0 _* Y1 t4 I% k
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 v6 R% T5 }+ z4 g
13.     return 0;
    + U8 v2 e' l8 m( w1 z
14. }

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1 N# @' \+ c# R. Z( `
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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + q- y. t$ k  A
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   + B! \+ U, w2 r; B# f
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; u+ I  H7 W6 y
6. {
   5 d% p) P- ?0 T# l7 x- \+ [" g& p
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; i5 v* f/ U  j* l* ~/ q: d
8. picture.fin = 0;
     ~6 Z) t6 f' ^0 ~$ l' ?
9. }
   4 h# W+ ~# G8 ~* U! A2 }3 Q$ t: x: Z/ |* C
10. else
    
11. {
    ; q5 u2 L/ J6 e% h
12. picture.length = fend;
    # Z) I) |& i, S9 s9 S% W0 N4 p
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    % [/ ^6 w' K! A1 l$ t
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 f: g* f) L1 `; z4 I
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 }' W7 J2 m2 }7 L. T+ K# J
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    * ]( G; v3 f7 D7 T
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ! [( n4 Z, y0 Z( l. W
21. }
    2 A: i- |  v* S5 Z9 k
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) R9 M' V5 M* _  }2 G
25. }
    
26. }

复制代码

" m$ G/ r0 G4 }
# W8 P+ W. I7 k5 W2 k. R' \

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