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

( u/ P$ Z! g8 U7 N. t
# o7 u" ~( I# L$ m& C; l

6 W" D9 v" g2 ?0 `

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
$ M4 C0 B' E0 }/ {, G$ b* |

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。

  v* P) e& }' E! b5 d9 p  E

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。

' Z5 Q6 }2 G" A# Z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)
   8 \6 v0 O6 G: J$ y; [
2. {
   6 J. h0 q0 J7 l" A  @
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   5 z- B- w0 H) F/ f0 B
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   : q7 l" N5 ]( {) m, V- B
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
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);
    4 M4 m( [: O2 k* K; X
13.             return -1;
    6 G0 V; ~, w! i( h( k8 c4 c
14.         }
    / g, M: t, P! l
15.     int on = 1;
    ; b2 r% Q) l4 O& z1 I
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 H. R9 b9 v( _; t( H2 ]2 o
17.     {
    ! d' y- c; \$ {( _0 N
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 F' \: T, \7 L2 T
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' G6 O4 D4 Q/ S1 O  k6 M
24.             return -1;
    7 V% M. S& `6 H8 Y5 G
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & _3 W# t$ ~5 u$ H; a" }
27.     {
    ( Q3 d( G3 ^* U
28.             printf("Listen failed!\n");
      f# R3 k. c( m: u& M
29.             return -1;
    
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);
   ! U8 z/ Z- u( m8 k
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   + g5 H$ B. s: V) E2 ]2 Q+ k* D
5. while(1)
   
6. {
   , c/ V5 j8 x' K) t
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);
    # m' a5 X/ S5 P6 D( V
11. }
    5 G( S0 {1 F7 |& ^) [4 \
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % T6 ^/ o2 k! d7 W; a+ ]
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 E. B$ ?4 Y7 y- e
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . }! d: n' l+ g( C
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;
   & g) J0 C$ U/ C
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 |/ }( O9 Z5 T  z* @
4. {
   
5. ...
   2 a( ~7 R3 q; p, C$ y8 _
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 V2 y% L6 |4 g  {. j* d6 p
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);
   " Q9 Q& R) @- s* b4 ?
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    : Y( f9 h6 b. \4 C& Y( i* B  z
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 Y# G, e4 N: ]' @8 Y+ _8 V+ z! B
14. ...
    1 Y( L/ ~$ o' N% x" A& y1 {4 F
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;">
   % }0 s, T5 |: q$ ~3 c0 `
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   % H, T: _& x( u, f6 W, c
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 g6 H8 o; a3 K: G- L
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   * C. v" ]3 i4 @, Y6 P+ X" }
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' f; s, a% ^1 e6 j% W) p/ E
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
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)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    4 J' g- C8 V- m1 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" \
   : L: t; c4 Q" N" p1 w+ |. P
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ q! G# X( r, i" P
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   2 F- a% C! I1 R0 z0 p% s6 _6 V
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ) @1 F6 ]- Y5 I- W) q; Z
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + r# Q& y4 V7 k
10.             break;
    7 y: v5 t) C% K
11.         printf("sending boundary\n");
    - t0 o: N3 w+ z- F4 k( @
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 S4 x- r  r9 F
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。

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)
   8 t$ w- Q. {' {- k" [) T1 z6 ?
2. {
   . J; a. g  ^* ]* ?, _/ U1 E
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 [, S: x1 `" g
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' t. c& Q* E% ^6 u+ p3 g1 v! |8 a- k' U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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5 H  s' u5 w- u" Z
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：


$ V6 J& E0 b- @/ k7 t4 B

1. while(fend > 0)
   2 |( V2 [' Z  f$ q+ D/ `
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " d3 [" u# M/ v
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 n6 v) V% S# C* t# J9 K
8. picture.fin = 0;
   # e+ h/ @4 S3 b* s& ?* k" e
9. }
   . T! i% I/ m" m5 E6 _
10. else
    & }1 g  g/ b! h1 @5 ~8 `
11. {
    & g. i$ `' U# [( r! N. P, A
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    : K4 m0 S3 `, _1 S; c# Q  z
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) K# W3 Q, v; s
17. if(sendbytes == -1)
    5 O, t- R& n0 `" V/ {+ v  ~+ I) i
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + Y8 W6 Q( D8 Z3 L: ^
20. return -1;
    6 J  r9 B* T! L6 T
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    * a/ B% i  R: ~& x
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html