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

% |) y! E7 K2 \& Q
: s. N. p% F/ X8 e& O

. ^! T$ j2 V9 s9 j

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
+ b) w7 {& `: u9 [: U
2 r' m) _' ^$ U6 [  G( w

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。

, y. b! P# n" ^0 v' Z

2 ], E9 c9 P; d$ Q

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。

  
  6 f4 d0 f, H" N5 ^; b1 N

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。

  y$ r6 x, r6 L' }9 f* f一、HTTP网页服务器
4 |; T3 \9 `/ q+ |/ Z* @8 Q

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 w2 n: i  c+ R2 M- [
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - }* w8 _' z2 I# Z- D% \
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   : u' \5 n7 i# u- ]: u7 @4 X! i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & H2 ^& o4 ?5 d
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
      e9 r; v1 x/ N3 y2 q0 z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 E2 }+ n1 \) v& |9 g* Q# ^
13.             return -1;
      X- o5 L- |- M( Q5 i  s" E0 B$ X  _: E, h
14.         }
    , v* M7 ~. f: Q$ n' i& X! V, N
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ p& {- b7 v# _/ J) D; U# F4 v
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    # l3 Q6 Q  y% |0 D$ I+ Q
19.     }
    6 k: q0 z) u6 _: L3 \! Z  s* d# @
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 a2 v! \4 l  {
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! |7 {5 v: ?, j. {6 A6 v
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : U* F$ _, {/ @+ C$ T/ N- f
24.             return -1;
    ' c( r. j" ]/ y- }. a
25.     }
    ; s+ q9 H. S/ t: F! ~% V( p/ J
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # S3 X1 P, a5 p8 x2 \
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    # n) a+ b  q+ u6 h$ B
30.     }
    : w* X$ Y& D% B( c0 P
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. {
   ' Y# f, k" J! |' p3 H4 m3 e
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ( G9 z+ h  Z( s, @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : c5 N3 h" _. `- Z, M/ ]$ X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    $ I/ u1 g! H; x* |& D2 R' E
12. 。。。
    8 T1 e2 A; M1 h1 ^# u( U% a
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;
   5 I3 D6 `2 p) n8 h5 b& f; }4 [
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( l& j3 s1 i* s
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   . {$ J9 l- ]) K
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ) V9 g# B6 w1 Q
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);
   ) ^. b' f. A  g" K& t
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ! w. M. _, c6 M8 z$ U8 A
10. ...
    
11.     while(1)
    - ~( b4 Y0 F5 e3 Z
12.     {
    + G! J) J( U5 `5 n  ~& b# J3 K4 W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( Z. A/ K3 y; V* D3 X0 Z
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    & m$ E7 E! g: d1 b$ o
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" \
   ' C4 T. m: p8 `8 v
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
     N. D& ]% l  [, c# r
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   / D: C; t* d  b/ t+ x, b
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   * R! T8 W' L0 ]! F, o6 H
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - z7 e  R4 H* @- d9 u: ]( y
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / M0 j% C8 P- ]
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / Y/ W; ^3 `5 Z
15.     {
    6 I% c9 V3 c" ~2 H5 ]
16.         free(frame);
    $ ?8 m1 k% U7 h6 ]
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" \
   ) o3 m8 a9 k& g
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);
   # t5 k7 L; H' `& x3 m; [
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   8 f; E7 }) v, Y9 _5 E0 g
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # A' h, t# ]* u
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   , w& \6 `+ `$ q  K4 c9 U
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! E5 d( k! j! u, _
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / W: u- N5 G8 B1 H3 I+ x2 g
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。

# w0 c0 _# f2 A* |4 r

1 p/ J! n) @- w+ L2 I4 B( Q1 d9 e1 H- [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)
     p3 ~7 T  Y, g( u$ y: m
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   , d6 \; n" Q, ~, i+ l) ~2 I
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
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);
    
13.     return 0;
    
14. }

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) n6 @% B& Z9 A; }6 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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   , r) {- x. ^( C$ m$ h( K
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   % x. P% d! G8 Z1 n* P
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . h& @6 E. z; J
6. {
   ; @6 l' s$ d- c, }' `6 O' H
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   1 B/ y  \. e- x, ]4 ]- G! ^
10. else
    
11. {
    6 R/ r7 U' t+ e( k# Z& j
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 R& v0 H% L* R: f$ a
17. if(sendbytes == -1)
    ( x8 m) h0 h" T' ^
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    & m7 j% G$ e4 v/ N: Z9 ~* L
21. }
    
22. else
    * I, k4 t) D% C0 O4 X- ^
23. {
    1 k5 |& @- x% w( s* Q9 |
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

9 j; a* p7 e5 t; Z# X
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html