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

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

5 U' I# y; _, v3 W) [2 v! X

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。

' F8 g3 T8 ~! {- Z' P

& z1 a3 x$ g( g$ 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。

  
  

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
+ K8 y2 z9 G4 @3 @5 J+ U4 z/ L3 \

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)
   , i4 I3 a: ~7 p9 l
2. {
   0 e4 O# n# Y9 L: R
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! n0 v5 V$ U( }1 _/ v2 }' R
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; B) x8 S) a# d; a: u! o$ p* f
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
     |/ U3 P+ t& J
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , ?$ p  \2 W2 r
11.         {
    : J5 [& a; U9 r  C
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 n5 l! G- Z" c8 g. F$ u6 p9 C
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * t; u3 e2 ~) N6 [
19.     }
    2 c& `1 W* Z. K
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ! p; r! G6 b! f
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ( e- i; n3 ~; f7 b
25.     }
    + g7 I. u2 x$ \/ g1 t5 e
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    : |6 f: z( q# r8 y2 j4 o
29.             return -1;
    
30.     }
    % @: u0 C+ ^3 M& e, S3 p
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);
   / D6 T3 Z% Y" F% v7 ]  b
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   " W: w8 ^9 Q/ q" B) C
4. 。。。
   + R% F+ g% {( X3 [1 U* U
5. while(1)
   
6. {
   : i* r- O2 O8 Z; T* K" |
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ' z" C! g# ~4 a9 S
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    % j  T7 `( C4 _3 B2 e
11. }
    5 u+ c  `8 Y( M* T: x: o6 b
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;
   : b( ]- r- d3 b% u+ {0 E
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % Z3 l# |+ x$ A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 z5 ]) p. w+ Q- r0 T8 Y
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;
   ! X4 v% v6 x1 g7 L0 i
3. int main(int argc, char* argv[])
   9 M5 r( ?: g) J/ h% X/ T# q  l; @
4. {
   $ E6 _. D' }' a$ i: e
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 U1 y$ E8 h" M
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / S7 z! S+ l0 v5 S9 g
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' r4 `+ Z! b, g( Z0 R8 \( `% l! ~5 y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & Z5 r. ?" H& l
10. ...
    ) O/ A6 P3 I1 C7 l
11.     while(1)
    - |8 E& s: s9 _7 t" i( W; \
12.     {
    $ n7 t. M! F# T# N6 g6 w
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( ?. Z. {3 N$ K) Q3 f) b
14. ...
    ( Y' r9 r& o2 D' g! C. o% q
15.     }
    3 f1 D" E" W/ L( c9 U/ i
16. ...
    ! k! n0 d: e4 n# G# d& S# a
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;">
   ; h! E0 u( \! k
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.     "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" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    . T: V) ^( T. v/ y% s) |5 M. f5 Y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    # l5 c: h. q& x: o: W1 B
16.         free(frame);
    2 T8 ]. J- M  ^. ?. d9 t
17.         return;
    
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" \
   # Q6 s' q. P$ M1 l. v2 x
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   7 ]% r+ [$ i' ?  G
8.         printf("sending frame\n");
   7 Q; m( z" {' A
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + g8 g* d0 z- ^8 i
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . y) H* d, v' X( y* a4 F* o% M; H
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。

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)
   5 e, _& J7 l) V/ P5 j: H$ W
2. {
   $ Y+ I$ ]' L# e. c  L
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   5 w+ X! N: M: y" k& x
4.     if(*socket_found == (~0))
   % W9 T, Z, D. y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   / p$ c0 a8 R, |+ C$ |7 E* u' v) l5 h
7.         return -1;
   / D( `* I3 ~! w: H5 R& I2 O
8.     }
   - P& C* |/ Q& h" E5 ^  x) T
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 S5 b0 L9 o7 i* M" {9 w: k
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 J/ E6 z# |5 P( C' I' T, ?, M
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & s  M1 _4 p8 w  H
14. }

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- @% ~) D9 U& j; p( n2 e. A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：


: F& s! x' z5 q/ C

1. while(fend > 0)
     X: L0 s* k5 B2 C5 g. p3 e2 D
2. {
   4 U) b7 D, h0 w4 `# D0 ?4 q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - H5 X% b0 V/ \& k
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ' u0 K8 V' @, p% D, }2 D2 \) ^
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   0 S( I1 b3 S$ x, ], y
10. else
    
11. {
    " B$ T  m- m8 T# u- n$ S. g
12. picture.length = fend;
    / O' K( f$ s3 u* r1 z: y7 F
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    6 T7 N5 X6 u  t' F
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) ]8 z- S- n  L4 f. z' U6 h) U
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      r5 l, @0 f, k- g
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ' ~$ {. ?# Q0 Y9 P; T2 ^, x
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    9 ]9 t0 G1 l* Y. g1 g4 P( i) M* D
22. else
    
23. {
    ) S0 j% P$ l+ \
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. [9 ?: I8 x* _# m2 n/ \' m

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