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
; m6 }& q! h0 Y

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。

, A6 p" M/ G- y

" ]  h* M1 C5 u0 m* \

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。

  
  , x1 c+ s" t2 [# |- m2 {

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)
   $ [' `3 ^2 ~/ L; R
2. {
   6 B3 \5 F2 |9 o
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ) O7 a3 n4 ?; o; z' D
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' x1 c( S! S7 U3 W/ U1 g
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * o4 {+ V! z% G8 Y$ p' g$ @' d
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , H6 C& v- V0 j
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * C) ?4 _4 ?" ~8 |
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + u, h" G" u& q) m5 p" s
13.             return -1;
    . {& T1 Z5 F% |! x7 C7 A; w1 ?
14.         }
    ( i& `' u* J/ j/ Y
15.     int on = 1;
    4 o, t; ]3 \* l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
      }0 J6 m) s8 V% A. b& j% J/ r
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 a" ?9 i. S* e' J- s
24.             return -1;
    4 |! P7 D* U+ ]' H, r" E% ?4 l
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - K6 H; ^+ f: S9 }' K
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ! d+ d& \, W9 @/ D' N2 n, u
30.     }
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   % _7 o* c$ m1 h
3. {
   6 H1 W* Y% C( z! o5 J# z! @
4. 。。。
   
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
     N; b: x/ E5 T* ^# h
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + z: z7 p6 b" m" B( E1 Y+ i
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( _1 Z8 p7 T# ]2 a7 h/ u
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;
   3 w5 V% w5 ]. {* G1 ]# Z  x
3. int main(int argc, char* argv[])
   ( I5 G) h- B$ k  B4 V6 @/ I+ p. b" O
4. {
   
5. ...
   7 h* |7 p! R/ B
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 }4 d  i& g; b& U7 c
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);
   6 ]- j7 l& J& _& L' Q3 v
10. ...
    6 g6 n% B, l5 v6 L2 ^  b
11.     while(1)
    
12.     {
    5 y4 }" E+ v7 l# d0 S* n: a
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    * X( s; j" f; A. Y4 k3 H6 U5 p% J
16. ...
    , Z  A2 D, Y) `$ Z) k9 S/ Y
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;">
   1 g3 {, {1 _& W
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   5 Z9 C2 N: n* A+ q& I
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   5 Q8 ?) s( K# @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' E+ m0 h  \; V1 e  S
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    . U7 r8 e  r. `6 l
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 x' f3 d, z, j
12.             "\r\n" \
    / @0 g$ r& d- [* b" L% c( K2 J, T( L
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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" \
   
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   8 o( V, R5 ~' Z
8.         printf("sending frame\n");
   ; N2 v4 w) ~: w0 a
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 R: ~: D: {* X3 Q" M; u
10.             break;
    9 ^( @1 S8 H. {9 U2 l4 w
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

& f) D) q% z2 H1 @2 x* j4 i

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. {
   * T4 j) O. |; q8 k) e
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   5 A5 v  Z% b0 X1 W5 X+ Y/ \
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ V; k7 m% N2 G
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . \9 }4 x1 u8 C% P6 e2 S
7.         return -1;
   
8.     }
   ; Q9 x+ t. b' b& U( j
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : z  M' j% Q% N% j4 g8 e
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 x, T% Q/ ~3 [9 c  [3 q& f2 _, T& T
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 V9 P) V1 ]2 N$ c
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

' O# B( q! J6 E. E2 v
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：
7 b, {- _0 u* t* X* ^  k

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ' W, a; F+ Q9 o
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & ~! s0 H& p) I1 A& Z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 n8 e8 M% h! ~2 i% Q; }
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    , P7 ~3 }( i8 K0 c# L! m
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ! @7 `" D* N4 q: G+ s
13. picture.fin = 1;
    % K6 ]4 M; T" ?/ A- `: B
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : e1 q0 ?5 s9 T+ q5 n4 X
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 `: Y1 i% Q- E! D5 f
17. if(sendbytes == -1)
    2 r! m* y. e- W' [* C. H3 K
18. {
    ) I2 `# L# T4 @  i& I
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    6 u! ^3 u) Y! `5 w3 h. {0 H
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. z( G) @$ R% S! w3 b$ }1 q; u3 c

* i& M1 `) O/ N. Z2 \+ p9 V& viMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html