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

3 L3 J6 G, \9 b" w

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。

一、HTTP网页服务器
/ ]2 E. \6 g# z5 v/ a) 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)
   ! o( Z- h% T5 G' u3 t+ C! e: B9 }
2. {
   + d% M( T$ q) V* {
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , A+ a" V' s# C/ J9 l2 I# B9 K$ j
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + v" g' \( p$ c
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 S! b# _6 T" R7 s! r$ M  v0 N
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 e, b  A: B; Z) K! Y0 {
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    & a( C. x$ a- \3 ]7 `9 D
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    * }: z3 h; \+ O: [
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 C7 `: T. ?0 }# Y  b
19.     }
    # r/ W" U% a" b8 ^4 r/ z. J
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    - V; `5 A5 Q9 w4 R
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    / ?) Q1 n/ i$ y9 T. R- j; i2 }
30.     }
    
31.     return 0;
    : i" o7 u3 Q. H
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);
   & u+ w; l0 V9 m) u
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ' G2 W  U6 \+ y% V' J
5. while(1)
   
6. {
   1 U, \* w! }' _0 S
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      H( X/ k) r+ X4 b
11. }
    5 C/ }9 r' G: F' h& y) h
12. 。。。
    + Z9 Z0 }$ H/ y/ v" I1 i. L
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;
   " ~8 M, G* O7 f, h  C
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ( A4 P6 t; V0 k  z
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 H+ ]3 t7 T8 X! w
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;
   , ?& g0 Z! `1 Y' G1 I
2. pthread_cond_t pct;
   1 |( K# z. Z+ i& T3 Z( R2 V
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ Y& l& r3 ]. A2 k. E" Z, Y1 R
4. {
   
5. ...
   0 t2 e1 }( Z6 b  {
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % M- _* D' Q- e( h$ Y
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' X8 T1 E7 R. a4 \# T
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   3 {9 E% l9 L6 ]/ B! \" ]  h
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    + S  `; Z3 r' w6 c) B8 H
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   ' `: ]7 R4 A. \, [: {+ s- z9 n, {8 Q
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # d2 R$ d5 h) q6 A
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" \
   # V& @2 E7 v8 s$ `; p3 U$ h% ~
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   5 u2 `: `% H6 Q0 V8 f
7.     printf("preparing header\n");
   ' ]9 }: W% G% f- Z. [
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; n& Y2 F' {' O* l
10.             STD_HEADER \
    4 k2 d7 q. z/ I- F4 s
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 d$ b) x. U2 q# n7 M8 G$ d
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ' C9 b" Y% @6 p. E, \
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" \
   4 B: ~/ t; H  B5 @1 D6 c9 N" R
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   + l, L% z/ }& z" R/ H2 }$ k
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   & T& l0 v+ B; }" k  `$ l9 ~( |
7.             break;
   " q" }- @0 E. W; [' k. X
8.         printf("sending frame\n");
   ( P+ H% y! }% m# ~8 P- N, f
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 w% t  n$ t8 e( ?2 V
10.             break;
    , E8 i: f4 O0 m1 e5 v' F
11.         printf("sending boundary\n");
    7 G7 H0 l0 C7 q- ^
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。

8 Z3 H1 Q/ X: c8 \

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)
   : {; X5 c# G  K9 S
2. {
   ; o, P% f; |( V) q! c1 z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   6 ?+ G. a3 V! i7 g" j" ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & f/ S# Y/ w% k1 q
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     ^7 t1 g( `! D& f" v' T$ L9 H5 P3 y' A
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

5 m% s; Q) ^) i- X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)
   / \* E$ T6 p9 w
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; G* x% k& k: W6 F9 g6 u) `# [
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ N  r' n& Q+ q5 P
6. {
   . d' Z9 h, n/ ~8 e- ]
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     t1 X8 T6 F2 @+ w( ?  S2 \4 @2 k
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    # C2 ^5 u, v( Q7 w+ |/ A& y3 w& l( _5 U
11. {
    ) c. y' Z- G$ d- W' ~* ~* \
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    " M% C( A9 _4 _2 B% |
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 p; ]2 F0 X+ v0 J) G$ K
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 X% j* d1 A0 m$ W5 I5 k4 h
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    # i8 V3 _$ E& t, [
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - l" T2 `# m0 X& Z9 j5 c, ]9 J$ L
20. return -1;
    
21. }
    " }+ o$ d, L1 t. _
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 Q' T9 i& E, U, K% [
25. }
    
26. }

复制代码

) D0 P! f! i$ T4 ?; A
- k6 O+ N7 t& R: @1 K, |5 V7 _3 M+ N

) M- A1 p9 l3 W1 k7 Z* f! M5 u; C+ aiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html