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

- \  ?* V8 i. N' C# r

5 {7 N. M8 m) d; G

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
, ]% I/ _: H  |4 D# [/ S+ @4 j) J
- B& ^$ \4 |# [; A- P# q

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。

4 g7 m! D$ n# F& J

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。

  
  4 S7 x1 W) B5 ?! J& q

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。

# A) ~9 M2 m% S" ^一、HTTP网页服务器
( G% [/ x# J) F  ]

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 D7 r( `' ?# r& S
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! Z) x9 V, U) W) i" d4 h& t* O
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , H& P( Z* `9 `0 s7 v* {: Y5 z3 X$ E
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 K7 s- W" S$ @8 U7 h9 F( h! Y  `
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 @7 |( u6 A9 T6 ?' N9 V$ N5 g1 d
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    $ M, B  V. K6 @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! ?5 \: @' `. [6 Z- h/ ~' Z8 I
13.             return -1;
    
14.         }
    3 G9 r; K2 Q, o! m
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , f7 N& d3 D: d
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    , Q0 r& @( i% D! q3 g7 z# P
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    6 P; l) Z9 V, T7 o) |8 q+ \  R. h& V0 d
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 p4 a2 G$ L8 x6 R0 R# N
24.             return -1;
    # l8 C/ v' [; Q5 j, ~& Q
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / p. y# ^1 i- e* c$ a. w
27.     {
      E/ Y+ m( Q8 m/ y$ Z/ T
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ' s' L6 w5 e7 z3 z. [' j. @# S
30.     }
    
31.     return 0;
    1 m4 P9 m* N* |
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);
   : z8 C# X( h& x" G6 d" S
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ' c/ n( H: B6 a% R
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   2 u; u+ V2 h3 M" s' @/ z+ J& A# Q
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. }
    5 ?$ S4 y% \% |
12. 。。。
    $ b; F8 r0 v! ?6 T/ j  }$ X/ O
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + n. t9 w+ q0 I! s4 J  [/ d* `
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; |" I0 Y9 Y& V8 b# Q* t
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   6 C4 U6 w3 r. ]6 L% ~
3. int main(int argc, char* argv[])
   & ^2 m+ D4 P* ~- S- s6 g! x
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);
   / o+ r: [% q6 ^/ n! |
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    - G, U" V/ |3 J. p' M
11.     while(1)
    
12.     {
    " p8 a5 f1 p4 N
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 I# n: f& ~  r# B9 k0 d
14. ...
    
15.     }
    + l5 m1 V8 A5 v9 x; z
16. ...
    # f+ i6 L7 ~+ g& U5 q
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;">
   9 e1 w' @: m3 x
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" \
     q5 u) h; v( Q8 t* j0 U
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   " B  l( C6 ^9 Q- z" e
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
     U9 Z1 T4 p) T7 N
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 q! P: }& T" Q" n2 e( W  u* T
10.             STD_HEADER \
    . W! ^! l' C4 c' T3 s# i# P) }, }
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % y5 T& F+ {5 S% u+ J9 Z
15.     {
    - T! A: p& k: q3 x! ?2 }+ O
16.         free(frame);
    ' |/ Z( S$ J6 V% G# C# q
17.         return;
    % F- p; O6 E. r/ W( _$ g$ x  w
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   + V1 x/ C" ]7 f* \
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   $ ~! b: L4 O7 z/ M) n% l! s
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    2 n5 f# E* ?; e
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 q$ @/ ?. @. `1 C# q9 ]
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。

' W8 l! V+ Q$ @$ A  q3 A; ]0 d: e* e  H

5 y$ ?5 [5 W% a( y/ C+ {# A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);
   3 k& q: w' N7 G" C6 c& c
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! |# @6 y  S$ I; c$ i: _3 J
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ) Q2 D5 k/ ?% g) {' ^( P
7.         return -1;
   
8.     }
     X4 Q' u6 }, f2 [! A3 U4 J
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 t+ r  E& Q/ m' r$ q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 k, `7 @+ }& p! q/ h- T
13.     return 0;
    # M0 s1 v  B( G2 s- B
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：
2 `) M0 A, L4 b
/ S" S) D" {; t* E. t" ]
! \( b" t# ?3 Q  V( p

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / _" @3 {* N# }4 s. V8 u0 W
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   $ A+ w2 Z" t2 C9 o8 F& K! h" W
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( ^  d6 P+ h3 H" r
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    . [4 }  J4 k. k8 B& D
13. picture.fin = 1;
    8 z2 M: ~: d: s( b) b9 [
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 G8 o2 z& K- u: a
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    $ }% w% k) S- T
18. {
    % x/ ^" Y  Y+ ^2 V
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 H8 U7 V0 g8 y; U' X1 i
20. return -1;
    . L% k) N/ Y! ^% p& p% g5 H
21. }
    
22. else
    
23. {
    # k% u6 k9 T" i/ h
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

) a7 Z7 s! q8 V! ?% s5 N
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html