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

4 w+ Y) J1 q( b4 _1 n; x( v& c$ |

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。

; h: _6 f/ B6 A$ s9 p) ~8 a: K! g

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。

! i% V; ~% e$ z+ c5 X, E2 W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)
   9 a7 R$ F& @+ W8 G/ l4 L
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 q" I5 ^) S8 a. \& P/ o: H
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " w; w; \  A1 ~  _+ j( o
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   4 ~# b, Z/ {3 Z
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);
    2 j9 Q  B; Q& a9 X+ |: n; q
13.             return -1;
    ) y) w! f5 Q+ ^' m5 |0 C
14.         }
    5 C4 _6 O2 M* W! X6 N+ L6 X
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ z0 ^$ d/ V2 I7 l. d5 Z
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    - z  s0 z0 e- T4 F& ]( K$ N% `
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    - U( d, `3 C9 C* Y' D' N
24.             return -1;
    6 E( V$ A% b4 {! Z# y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & _9 T4 L: |$ e, z8 R. P
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    - E- \8 [2 @. a7 {+ 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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   % N7 V: ]6 U# q- c3 l! o5 v
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   & T; s' o/ K1 U1 }
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   2 P0 I2 O4 U' x1 ^6 h' g" s
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & G- k( ?8 E' Y( \! Z! e1 T
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);
   * H$ e' ^  G! K' u
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 G. h: t$ @4 C5 }3 P/ t
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;
   9 Q. V) C; Y  N5 p3 Y
2. pthread_cond_t pct;
   7 _  {4 B( p5 E4 n3 e4 N
3. int main(int argc, char* argv[])
   8 m0 q8 L9 r8 O9 P- r; _( E0 j
4. {
   / t+ P6 l5 [# q9 Q9 q: H
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   9 d# X5 _0 N8 ^3 t% u, U
10. ...
    ' X) q3 t1 I0 ^8 ?  p! [8 s
11.     while(1)
    5 t6 ^' [0 {" Y2 p0 O* y6 J
12.     {
    5 _+ d8 \$ T3 y& M+ a
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 h( E* E" a" L, \4 O
15.     }
    ; W! n* Z4 L- w2 m7 g9 g
16. ...
    / h7 S* `5 l: }) U* L  g$ 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;">
   . d+ T9 a' O3 u/ f
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" \
   , v2 d' x! f; x+ B  g
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 ^2 `: c2 D" D. V& L
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ( x) Y/ `7 [- X; y7 M
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ! S) s# d: N* t; _, a
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   / f2 o5 b9 L/ a- R4 ^. z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - V4 f6 V- y) ^: _
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! D/ f, ^) ]7 k
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    , O( q1 k6 p  a  k' k* H$ g
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; K$ W$ ], u$ \
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    6 u5 E) s; m/ K& D0 |
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" \
   8 A! _+ P& ^- e# U
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % m/ `% J( n5 l
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( b" Y$ u9 h7 W0 ?* g! s5 n
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ( ]" k9 i; H5 s* O6 {
10.             break;
    
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。

4 u1 l! V- Y7 w1 V7 W

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# ?; _$ s2 G7 D

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   1 ^2 h1 l" [8 ]* \: O2 r5 Y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   / f/ G. ?) K3 W9 E
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   1 B3 n4 q$ }/ q) [
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) ]! W5 J3 `3 y$ Q2 [( X' ]
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 l* j6 _; d4 V6 ~! f
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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/ n4 d0 ^+ X8 c3 t) b8 U1 P6 o- p1 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：
) R# G) z& m0 b) b2 u$ Z" I1 R

/ K% \7 ^4 N+ ]- _: S5 D

1. while(fend > 0)
   # f1 ?; g7 w: g/ K- b: M. w
2. {
   5 K8 w9 {6 ~# \8 o7 N
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) t: E+ j6 B2 a% L4 g+ F. F1 Y1 f
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     j  Y4 w( v/ t* R8 m
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   7 T; ]2 K2 E4 Q4 ]* A( b9 H# b- }3 n
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 P; l% S) u/ D: J7 r' _9 p
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + M9 n. r+ r* U7 q- F: B
13. picture.fin = 1;
    0 _$ _, j! p) ]) e' G* d
14. }
    ! l" B3 a3 p3 `8 n6 K9 [8 [
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 A* Y$ }7 F% U; W0 ]
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    . w4 x0 P( @/ B/ W6 V: L
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    6 f6 [3 q! Z2 P3 O( d0 X8 @
21. }
    8 g" [2 A2 o1 g, o0 g6 o4 P
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % {9 b/ G1 W' [% P! f
25. }
    
26. }

复制代码

! a6 h- j- i- t& }& x% n

2 f1 i: \0 ?5 R+ }+ X
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html