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

6 d4 ?+ X* R, 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。

  s+ S1 g/ e5 Q4 N0 x* R" x7 N+ k

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。

- V' a  Y' p" I4 K: Q一、HTTP网页服务器
9 q( G  _8 `9 f, |. \; a. J* e

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)
   ( X( N3 t; x7 O: X; @1 S
2. {
   + r, B: k0 C: S+ s4 ?
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   % M- L8 g- F' ]; j3 c" r0 C! [- X
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + z6 T' R' j5 F+ z! X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " Z2 b4 f; |' u; d' }* b
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   . u6 l- F0 j* K* a
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;
    
14.         }
    5 s) s& Y$ K. S6 j9 S
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    0 w( @& y0 T) f. N5 H+ v
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    4 x5 }9 h5 M% k) D1 `
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , o8 _4 W$ F; w
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    # S7 d3 ^. h8 \" N
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    $ ~& _- @  ?. X0 K. f7 D) o
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % Y& T0 S+ y0 ^4 R# d& N
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    " P% b. P0 B' F8 c! X( E! t
29.             return -1;
    6 F; `, Q8 p& v2 A. n5 F) t8 F
30.     }
    5 M! W' {2 ~* D6 U
31.     return 0;
    9 ?! D4 H  V5 ^4 R
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)
   , ~1 P6 |% v9 K8 @
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   / O! Y% V' W) S$ }: G+ B( _9 Z8 n, p1 ?
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 T- ?$ i1 C) O  \) d
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & V5 F6 |. G. e* w, z9 p  P" P. n
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);
   & J4 s+ J0 C% O% R9 A( ?
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   1 d4 A% K7 E6 ?( Y% ~+ O# {" g
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   $ p9 [' m: F! X: T' v0 j$ J0 f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + P4 ^4 ]: `4 U$ P+ @6 O' O
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : i3 k, F" N; \9 Z* d" K
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;
   ! D  }3 q& f: u$ x" [
3. int main(int argc, char* argv[])
   7 P8 |8 E3 |" b+ N
4. {
   3 C/ b* L; r; U3 ^* Y$ A
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);
   7 q: K- B' y" x7 }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    % U) m0 p: ]1 {8 E: Q# ]- ]; \, f
11.     while(1)
    ( t5 m9 [7 B4 R+ i+ Q2 @
12.     {
    ; U( A+ K- @  t* {
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . w" X6 D; J* {, a$ Y
14. ...
    & e8 N7 H- F* u- ?. u6 U' A
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. </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" \
   8 b6 Y0 u/ o0 L' V# c! M  t
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" \
     a- B; ~" _) i3 X! }* h
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   + G  O, v- v/ c
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 O5 ?9 x7 X  K+ @6 I& g. H
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    0 L& W: B( j0 J# y% \4 O; k
16.         free(frame);
    
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" \
   ; Y) B9 i" Y' [5 a% |% x7 c5 {
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 p9 k6 e/ V4 }  Q2 F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # L4 c4 O. z0 V. F
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   * j/ H# f5 t: z4 a3 @7 u/ s
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   & l  R" S6 d0 }. l, H
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");
    : ]5 K4 k8 {  n' q4 h+ ]# R
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。

0 d" A1 z/ z1 T3 X- @+ W; N& s9 y

$ y7 u9 ~- C# {3 p+ s/ W二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- ~  O4 F6 ^8 W7 D$ i: D4 g' O

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);
   % _5 j, f) H6 S6 h' u4 e5 t
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   1 e# x& J% ]6 M( M
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - e" D5 {+ O* }1 j
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 o3 e+ ~0 J/ B, r: I$ x5 B4 p
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( M/ s2 A2 a4 B# p% e7 L
13.     return 0;
    
14. }

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8 S3 S: d8 K! Y( S. Z4 X# i
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：

$ c4 W; @5 A2 p5 }

1. while(fend > 0)
   6 c% h. i, C2 i( [. x' F- e
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : [6 u5 ?8 J4 c9 W
6. {
   - D* d; ]* B' I! g: ]+ Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    1 L6 }7 g% o) Y" K, |! U
13. picture.fin = 1;
    " D3 M) J7 u& e$ e, R3 Y3 o
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    , }# X) q3 ^  u7 U" [" E5 w
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % W; E! i: [" Z; R
25. }
    2 e$ B/ K$ @9 K& E% \: v/ C
26. }

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5 c0 e0 r3 S. @3 m0 k) j' ?

3 d6 U* |" n' }3 ?' s- M) M5 A4 k
" ]. t$ L- T  P( W0 Q. M2 N2 c, B, ^iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html