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

3 B  E% \$ c7 r( }& d1 j/ b

8 ]' r" n, |6 ?% X

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。

5 v6 P- g" W7 _# b5 C

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
7 V: }0 a5 [5 m! g! `) d9 R( Z

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. {
   # |: c6 \6 g' I* W$ ^" @. Z2 U( A
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   . L' S; r. m/ p& t& P
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) C! k( H( u: {& Y6 _/ l; \# s
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
     ^6 z( |3 p- m& \4 O( s. K2 y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 i# n$ ~3 j# Q+ @! }/ f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 c# e, c# u$ T, i, J5 ~
9.     int ret;
     f% G% J/ ?) g0 m1 R1 w& W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ i/ U6 q+ M, V& q9 g6 k4 W
13.             return -1;
    9 r5 i! E  _; P0 ^- y9 _
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ; M" i2 w+ y" d, I* y4 Z) x
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 p$ l& ^3 v8 p/ D$ x" ~1 X
21.     if(ret == -1)
    " G( u  @  U$ w/ r5 J/ g4 T6 |
22.     {
    # n  D: A2 b/ g; j! ~: b
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    2 B) }* Y3 o6 L, d
25.     }
    ( k( R& F- ]9 L% H/ C
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    / P# b/ v' ~$ P; y0 c9 B2 r
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ( V8 T5 ?. C: E6 h
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);
   ! w! z. {, i& _, C, G/ Q& A- R$ W4 S
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   9 j! r! R% h) Y
5. while(1)
   
6. {
   ! i" z( l; A* q* ]6 x
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. }
    : [& U7 \7 {' R, a6 B: j( Y1 a
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);
   7 N9 e- c) L/ t. Z) D
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , Z+ C& Y2 ]( l9 _
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   9 I; q2 u, L; M+ |' a: X: F/ V, i
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;
   ' `: l( m6 H  I/ g4 |
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   , X0 d" w! i6 V' U
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   - F* ?0 n$ n+ s
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) t5 n8 @7 G9 T5 t6 a! P, J
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + h' ?' q( G  b' m7 ^2 }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    9 j, I3 {! J3 F2 x" n
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 q/ V+ u$ d! m3 `1 S7 y0 N2 M
14. ...
    6 j# O. ]9 {5 O
15.     }
    % X3 s  m8 g7 }
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: k( O0 j4 v8 `" Y7 L8 C9 W4 w
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   1 A9 `% O; V5 p3 T- {% U
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % E( o& p7 \1 F! O. e
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 A; P7 ~) h5 k! P! I( |- `7 V3 m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    8 {( {, N& ^& O& Q! U
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : Y+ O  u. A- }$ N$ c9 Q" G
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    - G+ g0 ~5 g# q0 F* Q2 E9 Y
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * S  W% C; P; A/ s4 E" W& c
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" \
   9 z, }( b' v* T9 Y6 @9 ]
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);
   ( R  k( A' x+ }% B
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , F8 r3 f! I! r) |3 T& C
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   2 Z# ~2 O2 J, @5 [1 {
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # k. k2 q9 t/ U: I/ f2 z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    4 h8 W& N, ^! ], r
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " O4 O2 \. ?; g4 T! K  \
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( Z% w" k8 }- K' n
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。

9 s. E7 W- s: t

3 I1 g/ w' @$ |3 J% k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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , e* {0 V! @* p5 P+ F! A
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! P$ E6 o1 |1 Z/ ~
5.     {
   ; X% Z) J$ L5 j
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! M! P3 W$ p0 ~
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 ]( @& P- m. z' Q" l) J
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) H$ L; X& D3 X; J
13.     return 0;
    # o: G/ ~- ]& M( w# p
14. }

复制代码

! G' j: V- L4 y* u6 w- l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：
- u9 i# q8 I5 F. D  |9 t
& O% t0 C$ h2 \* q% D, i6 \
7 Z% c6 F" Y% ~% E; a

1. while(fend > 0)
   7 Q# R! v" Y4 M) Z
2. {
     h# g/ k/ E3 t+ h* y0 ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   * O5 V3 G/ [; g% I
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   6 X" V3 _! o' ?2 d
9. }
   9 j) X& J; {# [" C
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    2 U4 V/ S( o) C4 K; d
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    : P2 W/ \5 S- k! N6 V& w  @
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      t2 a8 ?# y% W" l( ]6 s( q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * w! U, c& y' b% Z. d( W0 b, b
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " b, }6 T% B" u8 a: B7 }
20. return -1;
    
21. }
    . i  `6 y6 D: M; n. B4 P: X9 ]
22. else
    
23. {
    ) n$ Z, g- z# g" Z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

* X8 M; T2 ]5 P5 Q. u& Z5 NiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html