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

" `4 U1 H$ k! q, b

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。

! C! J) }  ]0 G( e# `

! Q" m! |/ _/ h% M5 x

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。

" w; k5 K; A7 ]' H一、HTTP网页服务器
  u+ E( K3 ~' Q  g4 u' w

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)
   : x3 [6 u. L* o" u2 c9 N0 P
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   3 a* J, M3 s' q$ ?2 `$ [5 k
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 {' S& [" i, a' {0 [5 H2 I' }
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % N& b' i) |6 w
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * R0 m/ o. _- t4 l8 N- s( m; x
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ! W7 k/ j' w& h5 i! I3 w  c
9.     int ret;
     T4 f& \1 L3 J* }) {/ A4 `
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 a* A5 z) @# @5 _  h; A
11.         {
    , K  A, e( ?1 _/ {; Y: X  C! s
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + Q. \" F, z; W0 `5 U
13.             return -1;
    - ]3 e" E4 }3 `7 h. _
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' l( V( W+ }% c. }
17.     {
    " a) X% G+ c# o3 O
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    6 J; O0 i1 ^1 n+ Z+ A
21.     if(ret == -1)
    ! b+ L" A) p1 i( g; r
22.     {
    5 V% y: q% t, N3 p* P0 L" d
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    & {# b2 q+ }) s6 D: J0 H9 {
25.     }
    7 s- F, `* x9 n6 x! |2 D: y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 N# w  c: g2 {) C1 m
27.     {
    . [: L0 Y) w$ Z+ s" l* L
28.             printf("Listen failed!\n");
    . `5 O, K5 ~1 h* {0 c0 b; M6 g" y+ U, ~
29.             return -1;
      r3 k. w& |- K
30.     }
    
31.     return 0;
    + `6 I! ]1 j0 T, l) S' c
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. 。。。
   , m4 x& d2 `4 ~+ b4 o0 a
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   . F, X4 h# }+ c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & F3 _% E% w- b5 q
11. }
    
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);
   $ S/ h- V. G& l8 u$ m
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   , X) Y$ r" q# }5 l
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
     p7 y. k; l7 ^  G$ n3 z! P: b" r
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 Z% P4 I, L" y" S' S1 [: M7 e* ~
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;
   , S; _( k' W$ ^: K
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 T6 Q* u7 h3 q, l' x3 u4 ?2 k
4. {
   
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);
   8 L+ V& q7 J5 \0 v& _  ^% e- [
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    0 J" }8 H" q3 v. z4 x! q+ K4 s
12.     {
    7 d6 R, [9 w8 W, C
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 U: x  ^4 X' b* `. {  ~
14. ...
    - n' q8 w4 x2 j* E! k6 l7 b) i- Y$ R
15.     }
    / p+ w8 j) Q# z) U: t
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" \
   / X) T( Y9 Z. q8 |/ W
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   $ t* n& g: w0 S9 v2 z# X/ G
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" \
   $ M# }5 o5 {7 i" E- d
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! j/ U! E1 O0 r1 A
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 \
    5 f1 ?$ W$ F- D3 C) [3 I; S
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : ~5 E) w2 g9 ]8 L
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 B1 w5 J' [* h9 ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    / q0 b! f1 C5 O/ c- p4 o
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" \
   " ]; z- w3 F9 V% a6 I) t1 u
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   & x6 P1 z0 U% I' C  k
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");
   7 u; u3 m4 t7 L' N4 Q$ F
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 ^2 A0 K4 {0 R. J# F2 o
7.             break;
   " u1 i+ ~7 w. q
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " {! q% h  ~+ j9 e, [2 @
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    3 p$ u* g: z/ j- w7 B
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
& ~4 _2 c2 T4 g0 o7 ^

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
     a8 G3 _2 @9 |4 @& ^* A
2. {
   4 k# Q* f3 q! r( F
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : K4 H! ?% U$ O
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 }6 y) S- A# V) _
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ; F) [, A  }, H2 W: X8 c$ w
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 }8 ]4 k6 c6 e
13.     return 0;
    2 a0 [" R3 z9 t; H
14. }

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+ p& c  v' y( g$ R* ~+ _; ^
% s, ~- q9 W0 u1 o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：


$ l4 q/ n& G5 l" w, E' H/ s

1. while(fend > 0)
   0 C" f% |. X% ~6 Y
2. {
   0 z8 L9 t5 Q9 b: c2 P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   4 x5 V( n1 S' R  J
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ n. E; d! y" r
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ! M1 C2 I" ^: R9 S' J( ^
9. }
   2 Z! q) G6 N. h
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      S4 t: n+ P0 S. ?! `9 s* L1 L
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    / L9 L, f0 h2 U/ U- x# G9 ]
18. {
    5 x/ y7 o5 G3 ~* h7 o* [5 J
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) e* }( f& ]/ h! \. k: w, P1 j4 O
20. return -1;
    ) W6 J. m$ l- \
21. }
    , M% B! z# p$ O2 S6 Z
22. else
    3 R% z9 p8 G& L; M& a
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

2 q$ j* A$ S4 N0 {# P: @

& O3 n3 A9 g" `7 kiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html