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

2 \8 z! s7 M  P! c

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

; m% B4 ]+ k. a+ j- w

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)
   2 T0 D3 l  x' W) g
2. {
   , e& p; p7 \) q3 D+ T. e
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " [( O, m  S+ R; ~
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' j4 Z7 v+ T, h) a/ w/ l
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( v  L4 o1 G+ o: b) Q/ u8 i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & g9 a6 L6 [. G% O/ n9 I; p
9.     int ret;
   6 b( Y, l) a' `" S: b: V, s
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 C8 n1 D0 J! k( E" ~7 k7 S: e
11.         {
    * \$ q4 z# l) l. c9 @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 X8 W4 P9 `$ t0 _. U+ @8 g: l% B
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % F1 q" I8 \& x" R
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    . H2 b1 }+ Y$ J2 A
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + R# z8 K: h8 j+ ~  @
24.             return -1;
    ! u+ D' W3 x$ a, B; a7 f7 X: l$ T
25.     }
    ; ~) q7 _) {3 s  N
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
      S7 s. |& @8 f( R
29.             return -1;
    : h" s! ~9 W" T  Y! u/ a. ~3 ^
30.     }
    
31.     return 0;
    ( j( K6 I5 O* p# T, e' e9 g
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);
   8 P0 }0 d3 _8 k% M
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ! n% m5 r: k( v! G: d; Q& N  D# _; v3 {
4. 。。。
   
5. while(1)
   5 P4 E% q$ s/ O
6. {
   0 D: j' F; g  `1 x* Y. Y2 B2 c5 ^
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ p. _3 W3 s  a* U8 g
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 {$ S& u" X; [: z
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);
   + \$ a. i4 B5 z$ X8 R, j* G$ C2 e
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   0 B# e8 ~6 t/ I' K
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & h- }" _* ~+ s" m, j; j
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;
   ( A2 ~( W2 l+ q9 K: `7 M
3. int main(int argc, char* argv[])
   & @6 o" ^2 l2 D+ p7 }+ F+ z5 y+ |
4. {
   
5. ...
   6 U5 }% N2 C. E5 g9 e
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ! b6 E/ R/ N0 o, ~- y5 S
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + c$ B- }" H% E7 _; j) ?
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ( O. ?8 ?8 J$ N8 n' F* V" d: E
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - P; f, Y/ c# L; V+ @+ D  Q2 b
14. ...
    
15.     }
    : @' F/ l' U3 f
16. ...
    8 h; y( F4 T2 E- j7 ^; |2 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;">
   
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" \
   6 P8 @1 O; e) H6 Z) J* l8 q1 a) H1 J
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( {) s# `$ `; `$ b6 H+ I5 ]5 e! Y
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   8 V; H; R/ O2 k
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   + G3 d6 u7 L- O$ F6 _$ Y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( T8 O+ \+ J' j7 `* B: k
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 V8 ]9 v* c6 {& g/ a
12.             "\r\n" \
    1 m0 ^2 l7 H: D3 T9 a
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( B# t' C+ c0 Y* R  p  Y+ f4 o
15.     {
    
16.         free(frame);
    , T9 V0 {5 e3 R" k5 @8 @
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" \
     f# i; b: b1 R
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; |& ]. K  z3 r' [1 M$ a
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");
   # s4 b- d1 P8 C; J" H. p
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   $ f" m; J+ b0 T, t& t* j% u4 X/ [
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
      r! Y1 T# |3 O
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 g6 f' X" i  y. W
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & F2 |. X5 ?3 ~+ H
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。

9 _+ u1 o/ f1 X' p二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
( |0 i7 ^7 K: K% Y( ?" b' n2 W0 A

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   9 |% w4 i* D7 W
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 r8 f$ {. b) o5 x
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + Y0 ~6 ?" Q& m9 b! [" E! I+ }5 _
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    % y- t" ]. q( A: I
14. }

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& q9 `( V  r, m* W5 Q8 O) n5 q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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   6 H- N/ c& f6 M1 L% y, N2 J
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! V. H7 c2 ~* `5 Y, |/ I
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ) g  X  M" o: f* u
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   & L; X9 M3 v: h0 M( N  P5 _
10. else
    4 i5 l3 K4 v( N
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ! G: K& K4 Z9 y! z) X% r
13. picture.fin = 1;
    - b/ Y5 H4 g! R6 h
14. }
    ' A, ?2 E7 N7 U3 A. [9 g6 c2 L/ _
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * L. K8 k0 n- U% R" t
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + {3 f" q7 x& T! Y
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 P# H0 @4 o) B
21. }
    
22. else
    
23. {
    ' r) ?3 f# t$ q# G" q
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / [, f4 D  p9 ~
25. }
    5 U6 w1 ?2 U7 Q4 d6 |. R% G- I' d
26. }

复制代码

+ `% ^' ?: l3 L# H( D) y
( r: q9 m1 N1 o- f: W  \" p$ c

8 p' U, m8 D2 v! j" g# b) KiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html