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

4 z$ A* C( e' o

+ Z4 M2 z4 `- j" 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
) l2 e5 _6 I2 x0 Y

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。

+ m0 y  w. d+ h, Z3 B( d

7 w$ U) s6 l0 b8 |' z/ c- E+ R, l

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。

% H# @6 E: X  S3 f7 S一、HTTP网页服务器
" y+ {) w  A7 l& V

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. {
   $ b6 M# M( o: ?* ~9 c7 Z: N
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 q7 K; g( R1 K+ l" z9 V" B7 k0 s
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - \2 o: }8 n1 e) s9 @3 C- b
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   0 X8 m  ~( U" ]0 C$ F+ N
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / v8 {3 z/ d+ ^# i1 X2 r
11.         {
    4 t  p4 u6 R" T+ E
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) N2 ^( K7 N2 {4 E7 F. h1 O" d
13.             return -1;
    : S& Y  G2 y3 o6 A. H
14.         }
    ; p, \7 j1 H! k/ ?3 [
15.     int on = 1;
    # ?- S0 \1 F( z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " A  p; J$ T# V3 u4 c6 o, C  T
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
      l; o) ^; x/ {7 L7 F
19.     }
    % P7 Q7 f+ b* F3 C: }
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    - {9 X1 ~& U: S3 l+ v
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 A3 r6 E8 T3 d0 I
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 @- V2 n; ~# Q1 b" F# C9 z" ?
29.             return -1;
    
30.     }
    4 x  R; ^9 u; K% O/ i
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);
   $ {+ T3 R: Q) {( z7 p% x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   7 ]7 |- E) Z; v; b) Q- z
4. 。。。
   0 G: E4 o# t/ z/ i. f( p( P, M0 i
5. while(1)
   7 N# x! }* Z4 v% @6 h
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   4 C/ |8 J, W0 M& F
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 W. g2 D9 |7 I/ R5 {
9.     。。。
   # X) d9 L) T, `4 p( i1 h
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    / s$ p0 }9 }  ~/ Y: J
12. 。。。
    6 D7 k" ~; L, ?$ S
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);
   / L9 r' _/ N, e. P6 u5 C5 C. Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   6 v9 X9 D1 d  A, ^
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 J! h2 D8 ]9 H1 i
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 B, K) Q, C1 `' w- `% i
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 W; A6 n8 {) {9 `" c
4. {
   
5. ...
   3 i1 H5 O4 ]; _2 B
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   1 C% S1 M, F4 G$ b! D
10. ...
    % `5 y% O" [* \
11.     while(1)
    
12.     {
    5 v1 G+ P, K9 V3 m7 ~7 |
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 m' _# \% l' v5 }! G: M
15.     }
    ' }4 ]( t, F; X
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;">
   ) n8 P. A% t1 v; [  \1 M$ T  ?  P
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" \
   : t, I0 ?7 m  h8 q+ G
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   / a- l# A8 ^/ g2 h1 q; F- e5 J
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" \
   6 m8 o" C8 y; p. z2 R7 ]
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , j& O6 r- ?) Q, ]# K4 \4 l
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   * l$ }! i/ |9 l. E2 c: u% @( b
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . R" D9 w/ S  J" T; o
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # q* z+ ]6 U* D3 c5 D. c! W
15.     {
    $ N  [1 W& L# X* J. y1 H
16.         free(frame);
    
17.         return;
    9 _/ k, ^3 q( n2 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" \
   ! D$ B: R/ v6 S& Q/ q" T3 ~5 @
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);
   7 b) b8 q4 k) h: e; f  t
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , y! O  j# X) ~+ i  X6 P
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   : E4 m1 O' L+ u  j( a) S9 z. w2 t
7.             break;
   ' ?9 a+ c2 y( ]1 [) }# q0 ^
8.         printf("sending frame\n");
   6 A# {. z) r/ f$ {
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 z) Z) R; Y( h! |1 ~  }0 ~
10.             break;
    ) A: z0 _: s" U3 D' D: _
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>

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。

1 t3 ]% p2 l7 V' I& U& s二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; r: M9 K2 k9 l  `: [

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);
   
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);
    ! s9 t8 ?* S& ?* _8 z. r/ l2 i4 C
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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  C, D3 A' f3 u: v9 ]. H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：
2 a- }- D* A7 V  c" L7 Q4 K

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)
   
6. {
   $ W4 r5 k/ p4 e6 X1 L
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & H' s2 r/ E3 s' p
8. picture.fin = 0;
   4 `4 E+ D, m+ c: H5 T: |) }
9. }
   
10. else
    
11. {
    / ]; H' _- R8 t2 y
12. picture.length = fend;
    % c8 |7 _  X* j8 w6 N
13. picture.fin = 1;
    ! n1 v' H! J9 u7 u& Y$ R0 x
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * N/ r: g; E& `& [( F
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " H5 S5 _4 u# N* R: k
17. if(sendbytes == -1)
    0 n+ r% H$ j- y, X* F' ?
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ D' H' l: \4 z
25. }
    2 B# }1 y. a6 N0 r* \  I$ o3 u4 q
26. }

复制代码

; ]: {. j9 u" `/ [

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