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

* k* d5 e: V4 y) j
" ?# G5 G* L( _6 |& I

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
, Z$ h: |: C0 w6 H
4 p- a! L& ?! a0 L

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- q  E, n" m, {. J, v& {

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。

  
  % o* U( I, F6 f# R- l! n4 ~

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。

: ~5 h/ j  _/ I, 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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; C& C5 Y) f& _* c3 j; D
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ L9 z2 N& u! l
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
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);
    
13.             return -1;
    3 B# i2 P! c! e+ ], S2 T/ s
14.         }
    
15.     int on = 1;
    8 @- V! s, M0 X4 X3 @' ~
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , y7 Y* Q- T; m1 g
17.     {
    & O9 Y1 b! P6 d9 D! J; ^. _  ^
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    # B$ I0 N3 c) X7 F  o
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    4 n$ x) T  R. r2 H' M* m6 l3 Z/ r$ h
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    0 P0 I3 e2 W/ f: w7 u
28.             printf("Listen failed!\n");
    , {6 J! G# C) ?1 s
29.             return -1;
    ; U1 ?6 V: j  B+ L+ Z) s# Z/ n
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);
   1 r6 ^7 \3 ]+ l7 M6 a+ k$ n% T: F
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   0 ^  r& }( r$ i/ j7 y, e+ p0 i- t
6. {
   1 B- o) \/ l" q  P$ ]4 B4 m
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   1 @0 i$ ]7 y5 `
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % U! ]2 k5 |+ y& D  |. C% o
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);
   4 r% L* ~3 o; D8 p6 h
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     m- K, D0 J# \! {- l& D9 r
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;
   ! `! Q2 a* v# {7 W7 K
2. pthread_cond_t pct;
   % Z% |0 @" C* n' Q1 u
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 d3 C1 I/ e6 N1 ?6 z
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! r- J7 M( b9 _3 C+ e) Q# }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 d+ L( E. C  f6 l! s+ l
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
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 P  E7 Y5 V( z: F; Y
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" \
   , u: o5 M3 F$ K1 I5 l
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * D: i. |% T$ X: g
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # E* |* K; L' c+ d
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     @8 n" M1 w1 n- R$ R
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 r9 O9 E; [+ `: d
7.     printf("preparing header\n");
   7 @1 s3 t$ A/ l, S! z4 U
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & B1 O& U1 D, m% {/ |) L
10.             STD_HEADER \
    5 |' T. k- N6 G! Q! o4 y
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; t, v2 O3 m+ U6 B8 D2 C
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & f- }7 z# E' D
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" \
     Z! M' I) ]) e4 |/ K& O" E
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ' R( q3 R6 ~5 x9 C5 P. o# h
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   7 u4 p! j0 M$ R5 G6 {
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 x$ b. Y, l0 j. T. p5 N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 {; T( @) d9 I
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。

* A# K3 @. x. H

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" S# z' N4 e1 p! Q  B

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   % g6 |: c  t2 H# u% ~5 p
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   # P" C* C1 l! ^, E5 k4 L$ H4 p% G
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! E  b" X1 _/ ?/ ?" ^
5.     {
   ; ?1 O8 H' i! u8 I0 W5 E
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   # N) N# z4 e% k! b
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' F# a( x6 \. @. j/ e! a
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;
    , a" c* D" O; t* z
14. }

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6 x6 F' W6 y( }  s. @5 _' Z
  }) t8 A) \/ _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：
+ e8 R4 a4 @4 B% ~9 m+ Q/ R
, E9 s+ C/ x3 b' D
' Q2 U+ {' c6 O* F) u

1. while(fend > 0)
   2 y" F3 b; h; C- p6 l
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & D4 B* n2 R( y2 O! \0 y
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( U% h0 H* C$ @! ?# A" i* g
10. else
    . K  e$ }9 r5 m- E; ^
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 G) q0 [6 U( a" T5 @2 ?' c
14. }
    % s6 |/ u  S- @, e$ U. u; p' V) y/ ]
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * F2 _" W. s, z/ c6 }8 p
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * ^1 Y8 Q, E$ @4 N
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " x4 s3 ~# {8 I' F" V
21. }
    
22. else
    ( i* N- U8 D% m+ L; q, f9 ?
23. {
    3 z+ D+ {7 n; h  J- G$ K7 ~% [+ y
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

; w6 m$ `( m! k9 Q6 _" p

, @  X( N: A0 N. W: Q& ]. giMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html