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

- q3 z0 g. m! X; h

+ |0 f( b3 L) X

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
8 {( Q! D' I+ ?4 c

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。

, D: N& ^5 T# S

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。

  
  7 ~; q. T4 ]  L. h% A! m; S: T: `

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

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)
   ! L, `! a: q; R. F5 m
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % R- \1 m) K* E8 G
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # |1 }7 V" f- D  n/ x' ^
11.         {
    $ r6 ~- W, I! L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 y1 u8 m7 i: L- |
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * r9 [- e' _# ?# b# L9 e
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    & D/ f" V# p! B0 ^' I0 l
17.     {
    & k8 T! h6 O* }0 p' H  J9 U
18.         printf("setsockopt error\n");
    " P. c: t4 w% {" A! e% F4 S- r
19.     }
    4 ?3 I2 _) Y* [3 j; \, A5 _
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 O/ [2 D* H1 r( P0 y& p" X
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    : B5 l4 ~1 e/ c& J' g. P$ x& U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ! d$ b4 [# d( h2 H* g$ l' h
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + F6 [& S! r+ B. y8 Z; B7 @2 \
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    % D/ O' v# `/ m+ U9 D
29.             return -1;
    - g4 d6 O) B- S% [) e" Q
30.     }
    - ~" D$ J, Q8 m0 _0 |) Q4 F2 _
31.     return 0;
    # P- ^1 s6 c$ V
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 B9 p" S. J/ m9 x& z) {
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) u$ f# ^$ l, @" v7 {
9.     。。。
   1 k. e/ Q  o2 F
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ( x' _- a% W5 z, p9 f
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);
   $ t% i. J5 q. L3 K# ?3 {
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & r0 v! W) Y/ d$ B" s3 n
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 ]8 B, I3 I7 j2 D
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;
   ( g$ |! L9 n$ O7 T; @% a9 d
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   8 f7 w+ D2 q" `
4. {
   9 q6 U/ X8 Q5 W8 j  M
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & W7 c6 l- \, x( m6 F
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 a7 s; |0 S8 }6 p
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    8 F/ i+ |* H6 J  k
11.     while(1)
    
12.     {
    5 e9 _5 J9 c9 X, s: P. g' \
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    * g0 L3 f- t0 T0 S5 k  w% N1 x- J
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;">
   ) ?+ G5 j- F  y9 J! B( ^1 U( h
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" \
   " \$ B0 I. [: O; U
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # I# ~+ c6 i) @# p: u
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   # R7 _# q8 F5 ^* Q7 s$ ?7 Z
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" \
    0 u/ }* q' S9 ^0 j1 Q) w
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      {# t' U, g) }& |: m1 a
15.     {
    
16.         free(frame);
    / _' X3 ~: d( v. \) ?# n# i
17.         return;
    6 p' X. J: p0 U: C/ w4 c7 a; n
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" \
   " _& b! \" ?9 Q. ?0 h6 ~% E& z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ M3 Y# r/ Y( U
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & ^# _4 i; u) }. G
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' q1 x* Q7 Z( s7 X0 o2 O# O
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 J  ^$ H4 h0 D6 a5 W! Y
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   9 {- `  r" N& b7 l# i% y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ' x- H+ I) ^' k% x9 I2 v/ c8 U
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 I; f* G  R3 e
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。

: m8 _0 f% v( K3 r8 R% [

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   + G# @" P# V2 x  L9 Q" b, F2 Y
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   % V; I! [+ p4 Q- p: \) \
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . k  i! K3 H, `- k! c
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : e2 q) F8 T4 R4 N! [5 e
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . `! s0 X8 X) Z+ W% y
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / |! a# d: q% V  d9 C/ N& J
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ( Q+ v0 F: [' N2 a5 W
14. }

复制代码

4 k  q! q  E" v  A) T0 O+ l9 f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：


& `# Y2 ?6 u% U! v0 g8 f2 Y) R5 l3 D

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ) O! V1 o7 Z8 C. M  R- W  b& q9 F
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 C8 A6 i2 B% B, ~: z: D
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; n* e- D5 a, r6 O% a7 m4 ]( _
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) _& X# q& U& t# ?' j+ ]1 z
8. picture.fin = 0;
   & i% g$ |% Q% z/ _
9. }
   1 o: i( a* B& ~2 `& j
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    0 }1 R* d3 D9 q6 E( S3 p
13. picture.fin = 1;
    9 o! f1 n5 Z0 k5 c, @" G; p
14. }
    
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)
    . M5 Q3 P. o" N& m: ^4 s" r
18. {
      d$ k, t4 z; |' i. q3 K0 _
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    ! o& U) B# p* B
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * V* s8 a3 o6 o, V
25. }
    
26. }

复制代码

5 @1 K* Q$ x) p, F% G4 r4 ?" q

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