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
6 u4 m. b( L$ u; Q! y7 C0 Z
6 J( `) S9 p1 b* x; m

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。

+ b3 c) u7 A8 @+ l  g' I. i

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
5 j" L( _7 @. q3 e% R

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)
   ' `0 T; E9 d! L8 d9 i( h5 C1 i
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   + T+ w/ f8 {: }/ A# m; p" P
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , i$ g' s( E8 U% ^+ ^& C, ^0 o2 ^
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 Y6 L, i! X. y5 P, d
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ! V9 r2 F4 A, @1 q- A! t8 @' y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    % O% H; x" g$ @/ Q3 j
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    5 z% k+ S2 k+ T9 U/ m
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % ^( o1 @. ~/ Y! i: S, y! g& Z+ L
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    & N8 T2 G8 W3 ?2 O
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , E7 L8 W' Z# R* v9 C, ?# i3 ?
24.             return -1;
    4 D5 o+ P3 u5 Q$ Q# }0 \0 g
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * p& v* G! w, N4 S
27.     {
    * n  F) B6 h5 w& f+ W
28.             printf("Listen failed!\n");
    , g; m* n7 u5 j- y
29.             return -1;
    
30.     }
    % a( Z( x0 Z/ e$ u1 P% E9 l
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)
   
3. {
   ) }9 b# U& ]9 y& i6 g) W! N8 P. h
4. 。。。
   
5. while(1)
   + ?# n9 M) I1 M& A: W7 G  Q6 X" b
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . E5 i/ @% a( Z: E" G" f- D
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 L& w5 B  V8 M- E: ~6 d0 }
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ) G, h3 v" b3 V( G; V
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . a  `/ S; h7 L2 r' N( _
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . O' Q( v! ?% q6 q
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

复制代码

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. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   4 z, v2 q+ w: x* N4 X
5. ...
   2 E( f0 L" ~5 h- O9 T. I
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 e! h2 u  _0 L% S! q
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);
   0 r" e. V; x! e6 N" u/ o* Z( G
10. ...
    
11.     while(1)
    - O' R) [& W; b$ a/ J' ], c
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ! u5 }4 m. g8 U" ~/ n
16. ...
    " W. R3 n* D0 j- m# p
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;">
   * W  H; x. I& }" h$ z# X3 R5 B
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" \
   & i" [: Q  p! K
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" \
   0 S" l1 v9 E# e5 b* c
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   # \9 i2 t  J& S4 l$ W
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " p; K) n- G* U2 |+ n
7.     printf("preparing header\n");
   . w# P& I* L( u
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # v$ v8 F* u+ w" ~, R; B
10.             STD_HEADER \
    % B$ D/ C8 J8 W8 l/ c& b: Y4 C( B0 p
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 Y  }) S/ ]! P! i0 p
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    # ?) b1 F0 A  l* S1 p( y
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" \
   * r) E0 l& n7 B- n% f
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ' ?5 J" K! O" ]+ S) H+ }% v2 s
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; W- \8 [! q  h
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.         printf("sending frame\n");
   7 O9 X( b+ k# W0 K" A
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    / I0 L$ `  S7 O/ f
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 i0 m, y. k' S
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。

9 q5 g" G' ^6 F5 I# y2 s* V

! c) K8 f2 g9 q9 ]6 y/ _; H6 {- }二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 u- r, ]# b; `  `

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   $ `5 A. t+ [; h5 z, Y0 E4 M- ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 Y: l2 F% Z1 o# k3 }$ Y7 v5 v
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ; J9 C. B3 y6 R. j
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 K8 r4 e# Y' y9 y, F5 b) [( w0 X
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 E9 p8 `4 Y: \# `( f
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：


; e% g* D0 r; S+ f' C% W  X

1. while(fend > 0)
   + [% ^4 K0 Q, f: {
2. {
   8 E( H* ]6 m+ I9 d5 P7 d9 o2 E% O1 Q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! x1 R' o" i! p
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : g7 j6 B; X5 j0 h% [
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   3 b9 ?3 p  O7 q, O" U9 D
8. picture.fin = 0;
     N3 R& X& S. E5 B9 g
9. }
   
10. else
    / e, Y  f7 \; i6 _5 p: q0 u
11. {
    & a( g1 j4 ?5 D6 v! W% B
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    & m' q& i+ q3 r
14. }
    + J2 R$ T- \0 q. C8 I9 Y; q
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)
    
18. {
    , J: |) h' N: ^6 j" \% w, n
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * }# P, o' D( z9 d" h1 p6 h
20. return -1;
    0 R* _% N6 j5 A) l) W7 L
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

3 N: I/ }8 d7 J( ~
3 _2 {) t, R; m. D# i# y

$ }  G. P$ @' ?3 y9 ^
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html