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

" P7 R9 T1 w" X/ P1 z

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
: b- a% _1 ?  R/ n
9 C, V, K# c" N4 A

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。

, v: A& {- ^! H7 b) ]7 Y* T6 p一、HTTP网页服务器
0 _" v4 Y/ Q7 v6 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)
   ! C+ s+ o& N& l. g/ n1 b" _
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
     ?  a( ~6 `) I% @' W$ o( i! V
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ u: e- F; s: \
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * C1 R& k5 U# P. E, t
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);
    
13.             return -1;
      s2 a+ i3 S9 H; P6 x" K* n& I4 b
14.         }
    " k$ z7 }" G; q$ L2 x( J. [  q
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    0 G! k0 ~  [* d
18.         printf("setsockopt error\n");
    . l6 ^  {6 t( e' c' h! O
19.     }
    2 V+ T/ Q' X# f$ O3 `* g2 B
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - e4 c: k3 q3 b/ E0 J) ?
21.     if(ret == -1)
    1 c  a' ~3 C/ d7 Q
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 a7 E( a0 Y! |5 B" ~
24.             return -1;
    0 b  |5 }# ?! g2 N: d3 N
25.     }
    0 `* p% r% }% v9 U% ]
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
      _( a# y& P" ?, a0 h. T
31.     return 0;
    9 w1 K. p0 E! _6 m9 p: C
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);
     ~' l+ E  }  {
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   * {/ b9 z% q( m* R8 j* H& \
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   6 E9 I- @# z2 c' B* `  C
6. {
   1 o% c" m+ x+ t( E9 T' l* r( z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : d) o6 r% E+ ]* Y" g" k2 W( ]; X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    4 _7 f* c! M& ?0 O, b4 Q
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;
   8 Z% L# B9 g: A/ D: V
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : w- |* t3 B/ a; F. I  K" e* g& V/ X
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;
   6 t* H) B' F# g/ ~) H& a- F. \
2. pthread_cond_t pct;
   ! W3 F+ ^* z& C( m7 |  T* u/ m& C
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   & D: ~4 h' N2 s
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ) t/ Z( L* z7 V6 _& x  S
10. ...
    
11.     while(1)
    % m$ o' _0 ?" ]5 q7 t
12.     {
    " J4 i4 C$ g: L$ o2 V4 o6 e
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 r9 p  t- m8 a! A0 `* u
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    * @+ @3 s/ l; z- m( \
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   . ^3 w1 l8 Q0 T+ S$ P" P- }6 T, j
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   " r4 S/ G$ ^5 T; j9 V
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ; D- p: ?9 R/ O" h* v7 a' E& E/ U
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   * b: G% n% R) D5 y, z  _: a. O7 x
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) s( K4 v" Q1 U  E5 T
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 m$ p4 C, c4 p0 T$ ?! m; h* L' y3 t
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " V8 S% e" s3 n# D. S
10.             STD_HEADER \
    4 Q# k! ^( R6 l5 E2 N; i* i
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / b4 n7 i6 v2 |7 ?$ o+ [
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    5 j# X9 X1 E3 B4 r& C, V. q
17.         return;
    # ^# c+ F4 P3 w# S
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 i1 i5 p$ n* W6 v' [5 ^  A
7.             break;
   4 x; \; a( J% r0 P6 h/ I8 }5 n
8.         printf("sending frame\n");
   % R7 v4 c* {5 m$ ?. U
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , N2 a  p6 f, O" Z1 w% O
10.             break;
    6 Y5 c) R" G1 r' F6 Y5 P
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 P/ S4 `7 A% V. d# _: `
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。

# f; L0 Y% u% C! B4 Z% j

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)
   % F& W% a; S. F
2. {
   7 p# \* l0 j4 I5 v
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   6 Q; ~) g- _' P  B- x. h; D
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 {* ~1 W: j+ W. a
5.     {
   6 x3 y, o0 B" u- X9 a& O
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   - a' O5 `4 ]! Z# f9 @
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 X+ j6 v  a, j' t7 c$ `
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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9 B3 Q1 s/ w: j. P0 c! |7 H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：
8 n9 _) O; A9 ~
* n1 g. S8 n( G% m+ }/ J
' _, Q2 Z5 |* u9 t# ^5 R) E

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + t# Z0 \' _& P* U4 G
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   # L4 T/ \' H7 ?5 _2 q6 L
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   0 }1 w2 e! T! b" U7 r  {
6. {
   6 m0 T& R( \: P, y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . R' ]8 H! A  t- [
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   7 W4 j$ d9 R( u3 K/ R6 T* A
10. else
    1 w6 n0 t" X# W+ ]. l
11. {
    9 Y7 e6 q. o( B4 f3 R* M8 Y* O) F& N8 [
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
      m0 P% Q2 u1 u
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)
      q, H2 s8 U2 _8 H6 L
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    + q4 ?# |4 J% J- l) |3 Q! f# n
23. {
    # ]1 G4 o! x$ l9 Y' \4 g
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - M' c% F* ~; ^
25. }
    
26. }

复制代码

& v  O' R& C6 @1 S+ c8 ^! P
0 k* [- l& e6 [, c1 f' m

# b: K1 D4 N! u
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html