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
- \$ y, P" C6 V/ }
; m0 r8 J4 H% {) a% j

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。

  
  & @+ K/ Y, n& g% A& c9 k9 `

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。

6 G% H* {0 Q) a. S8 b% i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)
   
2. {
   1 A" K- d& U% l+ ]7 o
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . j" W* s$ w0 G; Y0 S* s
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , S- D  ^" `: F6 a: p5 i% \& ~1 W
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ; \9 z/ M: f( F$ L% U
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 `$ N$ Z) O- U
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    : a5 f8 \% K: A( o4 ^8 h. p
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 l6 g# Y! }/ i
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    3 A, A3 B9 r- w5 Z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + u7 f9 t: V9 M' L* V
21.     if(ret == -1)
    2 r: R) K" s! C1 T- J' X7 ?/ e
22.     {
    * L; i2 a$ l& Z: d
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 Q9 V2 c! l4 o4 N* k
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    9 m# F* D$ A9 h. B: j, V
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);
   $ n2 a) V; V' H2 Z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ( ?$ A- j- R) [' Q8 ~2 h0 ^  E
3. {
   
4. 。。。
   # [6 a! t1 S5 Q
5. while(1)
   6 B! r' n9 H) ?! `* [
6. {
   ; X3 C! M: `9 f, L6 C$ N
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   6 |/ o& K: K+ e5 n# B: g
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ' R* N7 R4 Z3 w# n/ d* c, 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);
   % F; E0 q# C4 @1 R) n( v' [+ @
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   + d; T, P7 A7 d) a
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : o" }3 U" }: B4 j3 V6 G0 F
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;
   : n- x% [1 f; ~1 ]. X* T# s# a
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 c! [0 D$ |0 N+ p" |6 S
4. {
   8 C* x" G9 n: p  M; p
5. ...
   
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 Q( S9 H# s# Q( f$ O3 I! U4 g& F
10. ...
    
11.     while(1)
    6 H1 L: i' P8 u) T3 q
12.     {
    ! W) s, z0 m* G! D! D, {
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 M- q6 h% K8 D; i* }1 Y
14. ...
    6 k; {7 Y, N% @) B. j# Y& @6 Q8 m7 l
15.     }
    
16. ...
    ! w+ D/ A. K" 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;">
   0 D, l; B9 q4 D3 x4 V
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" \
   . v2 R  H* P- [
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"
   ( b, g/ w' j# m( c) b
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   8 U: S# H+ }" ?, n$ I
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 G2 c: [9 u& _% u7 E+ 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" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . l7 v8 I. l2 V% F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    / v/ U. i4 G. c  g. @
16.         free(frame);
    
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" \
   7 I8 X1 S! V! f1 @
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");
   3 Q8 u# C: _( Q! M, E9 n& c
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   9 F! L! P( m) u7 S& z: D5 j  Q
8.         printf("sending frame\n");
   ' ^) T1 i% r! s6 g* Z5 I; |  w  @. O
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 x; W( r) g. J5 r
10.             break;
    5 R. v1 [  _9 q8 @  ?, T. v& S( r9 s
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      @7 O/ m; D9 ~4 r" U% b( q
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>

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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。

2 Z2 ?! Y& m; H- f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)
   
2. {
   5 B! w8 Y& T5 @9 ^0 u& @( c+ j  i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   . ]3 ^4 P/ Q6 t$ N8 ]6 G
5.     {
   $ _; r6 K/ Y4 K5 b) C9 Y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : d+ a9 @- t. {& j' w9 X
7.         return -1;
   
8.     }
   & v2 m! f9 S1 s
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ( l; o7 N) J8 o$ f
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 _8 L8 Y0 \$ r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 ~$ C5 u$ b/ q7 w$ v7 y, A
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

, ?- F( P' B  i* M! J, j
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. {
   3 G. X; T( w" Y9 f# r6 n
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     E4 X, q% [0 a/ j) Q! Z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   3 q0 U& x: _) {1 a
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 U$ ^4 e+ B6 y( \' r: I
8. picture.fin = 0;
   - p* f0 ]4 J: d6 x: ^# g
9. }
   , U2 a9 [* B( D& w% b
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / ?( V, G, h' m) H
13. picture.fin = 1;
    ' f/ v/ @2 R( Z
14. }
    1 g& J  k& z1 r; Q. D# ]; x* [- U
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    8 X, w& A3 ?3 t& [
18. {
    8 S) a8 K. @+ W0 f5 p3 ~
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : e! }8 h5 e: y# p& H
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * x* N& G7 K& C* D; P) p
25. }
    - K# p9 ^% p7 h" R9 W
26. }

复制代码

! ?' S3 p0 h: T; A; G

8 U0 T2 o5 P- V" G+ O& ]# OiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html