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

; ?' k8 z' A: a6 h, i" Z$ 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

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。

3 g  i& o3 V" R% w, d: |

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。

. t9 i! E6 l0 G: T: N2 a5 U. Z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. {
   : g% }* r! ]9 ^  n( {& y: \, N$ I" B) J
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # C$ v2 A& p2 F! K8 n% d! ]
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - R( A  G$ ]7 R( R, L5 `9 t
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 D! m, ]; l: a* }) q9 D& n9 N! H
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
      a0 x  U0 W$ I$ _6 z# |' |
14.         }
    " ~- ^  P" m1 _
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 Q+ H9 U1 [! ?9 W
17.     {
    0 D0 v5 g/ _+ c' H; @
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 A# V- h$ h) ]; ^: o
19.     }
    7 y* m& M* O. u4 E& g  S8 g
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % J  `. Z" U% [
21.     if(ret == -1)
    - a. S, ^/ X1 ^: Z+ |) s+ }1 T: w6 I+ O
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : o$ `: \4 z+ z3 i
24.             return -1;
    
25.     }
    * I- Y% K9 j3 w! p
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    . ^: f" j/ ~+ p$ q) b  a/ }- a: E
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    6 B" U! Y: m! K3 p0 Z8 y
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);
   ( s+ H* A! p; _5 [; I; q
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   : f$ J! L' |) `4 E  r7 e
4. 。。。
   5 {  I% Q/ c$ q
5. while(1)
   
6. {
   / M, U  r3 r0 X5 K0 P# t5 b" A8 M1 T
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - O+ x) X9 m3 H; c4 [' V3 r+ J9 Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " T7 h2 ?. }* I4 T' t0 x0 ~' w1 x( F
9.     。。。
   5 r* |! i; }( b
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    $ r- d1 R' n1 |% j
12. 。。。
    " _0 g5 C4 R! [6 W) C
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;
   & f1 ~9 d+ l4 ]4 v) t- h
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' ]- e' _; X( b! q, j6 {8 N
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 [# N3 N# @# `! `
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;
   + m' x( E# h7 Z: @
2. pthread_cond_t pct;
   ' w. Y; Y! k. |8 `3 S) \
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 v. _+ f" L! r# E3 z0 c. d) y
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 ]- j. R& @4 X7 u; t
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , x) X& S9 b: {# T
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   + X8 J7 t  @4 I' j; F- x
10. ...
    % P0 S- R6 Y  h4 ~& `& @
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # N) h+ ]# ?& W% B1 n7 t; G
14. ...
    
15.     }
    / k$ ]" u/ ^" O- X5 t3 \. G
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>

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1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & H: _9 S1 J5 K1 b+ C' B! q) x
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   4 ]" u) z. {5 k) @) Y0 C3 \
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");
     u+ ]/ p; X) r1 E9 R% G$ a0 B0 q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 u$ r/ y; x1 ^; q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   8 W. ~4 H/ E# _; G9 z& s  `
10.             STD_HEADER \
    ' X( R! [* x" o- j; c
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    2 \, N* O. X/ K8 ~8 w- f- [- P, B
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 ]1 S( U* O, z3 c4 r1 d3 l
15.     {
    7 O, B& F: T/ B9 Q7 r& e' Q
16.         free(frame);
    * |1 P. U* T# y. T) j
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 o( ^7 F: y9 |: P8 g/ T; T! \
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   & q) J7 o2 e- I9 c
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    & U- L. R2 [$ @- Z% p1 ^% l# h4 x
11.         printf("sending boundary\n");
    0 k3 |9 y" R6 Z# s9 a  ]
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>

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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。

/ b7 H" h( R& g  q& }3 R" U* n: R8 O

  s' f/ M5 d; M4 [/ x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)
   " V" B. d9 B& q9 @) t- w4 K
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( \5 R9 V* F" e. F
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   9 f9 p0 R/ b; @. W8 ^: X4 o
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ; S' y; Y# \1 v2 c$ \
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . z! h+ {- Z3 V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 U, b: l/ t# K+ X3 g' o8 s
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - i; X1 a7 b8 ]! E
13.     return 0;
    ; N7 G" z) g$ l% z$ |, Q
14. }

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3 I$ y& B1 }# r4 R, _0 D" Q) ?
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：
3 D5 G4 R8 a/ t! |% c* W3 u
" c, y  z9 @5 c5 t3 |; l

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " U8 Z. X) [! z0 I
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     S0 J" ?8 ?3 H+ Y; ?" e
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   & p8 A- n- F  k4 c" {
9. }
   0 T( c/ i' D3 Z
10. else
    / g9 B! p# \* L  w$ z8 }7 `. c
11. {
    6 K& A, t6 l) [/ B8 S9 M
12. picture.length = fend;
    & b1 Y+ w+ V' m- @
13. picture.fin = 1;
    & ~2 Y/ h  R- r/ i7 s& L
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' n4 ]& e6 Z* \
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " y' E! H1 R8 S! ^0 G
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    : S2 @6 `! v; h  R7 n- Y  d
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' @& U; j( ]9 s( _( l0 ?0 V
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

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8 M+ \; y" s# t2 S* Y% `. \$ q

+ P  i5 O) n7 U8 aiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html