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

8 B* f+ o$ o% F- n

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
8 C" ^1 Y! a, K9 q1 j

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。

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。

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)
   $ P# L3 R9 r/ k0 K
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   8 v9 X; q* m+ T
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ( P5 W% t4 P% u2 x. h; Y4 W8 m
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " u( @8 g8 |+ T1 G/ n0 h# ~
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - h0 K  g% m! f9 r
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - \2 K! @7 ~; K" W3 D; z( e  n
9.     int ret;
   ' t% Z& P# l6 o$ K! x: q/ }
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;
    " Q' E: I6 k  R! G% v, P6 O
14.         }
    7 g* V& S! R) |9 x" S. n6 z
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    % `( E6 A' m9 Y
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( e% Z! F, R0 L; W; H# l, {; @
24.             return -1;
    1 }; ~" ~1 k$ Q2 w9 V  I  q
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( \% s) d/ x& l! a
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 Q' J, O5 D4 m' k5 a
29.             return -1;
    ! ^; f* c+ n# C4 [( V+ c
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);
   ( Y* t9 Y5 z/ V) x& J# I0 D
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   , o* E, o) Y  f- l5 j/ f
3. {
   + S3 R$ ?5 G* ^' {( N5 v
4. 。。。
   
5. while(1)
   1 W1 V( s& n2 C/ b4 z( Z* }
6. {
   ) x% c0 B% n( ~/ k( `! T. ?
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 ?  a/ X% I9 g1 m
9.     。。。
   5 I' v1 T" [0 l7 s; o& j
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    % y3 t" A8 ?, d4 A3 h
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;
   / ?/ u! u+ l: x$ V; J, I( ?
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 z# V* L' F: h, B1 t5 s
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , Y, h' M( Q  _, M3 c
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     z7 g  o3 v8 ?% O' q" H. m
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;
   1 K/ `* O6 s; M& w
2. pthread_cond_t pct;
   , q$ F5 J  ~( {3 \1 M
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 m1 t6 _8 S% z5 B+ i' H, R
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ) K# f4 w( Z% `8 Z* W, 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;">
   7 `, p) S5 |3 Z# C# }* z% I. \
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   , h6 v) y# f* w: g$ h4 _8 |
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # j0 S- v) h6 ~& J7 q# a3 ?5 c
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - E3 ~% k# t2 c
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    6 G& S, j" p* A1 [% k, k( c
12.             "\r\n" \
    : x2 N1 u% _$ {( @* y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / ]3 S$ y- j$ N# `
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . k2 Z# u6 b. |$ O- j, D0 s9 ?
15.     {
    
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" \
   3 D. \( `* o( t9 {
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   8 b4 v8 E2 c* s) B( Z% W
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   & E9 T/ \6 p6 a, |4 t3 o
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    " p! @) l0 g  h
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。

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)
   ) z3 Q& f: A2 `( \" {: ~3 T
2. {
   & a( l: G( _6 `# P7 O; }) {
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ V+ x: H* K+ k: X+ _: q
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   5 {; N" |) i5 T6 g8 E! A
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   + d0 O; n" p( \
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; w2 U/ B$ ], K% s* s
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 ^: F* }( h6 u2 {. `  N
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; {4 ~4 y9 a  f# w& k' J: j
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " E9 Q- x3 g; ~4 }* c+ u
13.     return 0;
    
14. }

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1 P0 v2 x% F4 Z' R0 O
7 R$ c# s! k0 d1 e. x7 x7 ]- A& 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：

# f3 Z' U% D0 w2 b# p6 c

1. while(fend > 0)
   6 d$ Y6 W- L* U+ t: K+ ~
2. {
   & h/ [& D; H3 ^. `+ D
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - D" E+ p/ I/ I7 n& P" E
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + _" q% j. C+ c3 t& E4 x
6. {
   : A: B7 r+ W6 t, g& G! r
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / L3 b8 x: q! r+ c: ~* k
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    % M* i! g! q. ?" S6 [  N& {
12. picture.length = fend;
    - x* B/ A6 z: h9 @. Y* K8 R) _# {! o$ Y
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    * |: {/ W& E( z
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 I% x4 y+ y, V5 E1 T; c7 S6 n' z
17. if(sendbytes == -1)
    ! H7 l# E& y0 ?$ p
18. {
    1 a6 O  H# G8 J
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " h* }' @( t. b! T4 ^, B: v
20. return -1;
    ) ]1 o; O. Q* t4 ]/ r
21. }
    
22. else
    + U" N$ }" s: t, `& o
23. {
    * A6 s; U+ _9 f8 ?5 g4 g. G
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + o' |' u3 I  G
25. }
    
26. }

复制代码

: D2 P+ ~7 l8 A; q$ Q! M8 S+ o
' u+ h5 k# b% _& S9 ZiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html