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

, y% Q/ ], K0 O& Z/ l. z2 A

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

3 T7 u+ J( W4 \  K) E

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。

( C! X; c- ~; Y- O2 p2 j+ w

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。

" F+ l" q7 j% ]6 m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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   8 b8 K3 N: T" q# D% @) z  E: q
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , c  \* d9 t5 p6 V6 [/ g
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . p; f7 B1 l$ V8 }
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 f, w+ x  ~4 K* N, q3 @1 h6 b
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; i/ v6 q9 B$ f8 }7 ^
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;
    # o" R; I, s( {: C& d+ C5 }; W
14.         }
    ) y! H2 x  x; d
15.     int on = 1;
    0 A( w; G6 e/ i' l5 x- g
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    - P: l0 [+ _( d( G
19.     }
    : M" [% B7 ]# H& u2 D+ {( Z: @! z9 L
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 m8 ~- t8 K3 G( M0 S
21.     if(ret == -1)
    5 x- |( K9 D' `( O
22.     {
    % E) k! E+ D/ I; G' y, T; S
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ s$ @6 c5 |, t4 ]
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! n- }- M0 W6 E) l  t" v4 K
29.             return -1;
      |. d& o! m( y# Y1 o0 H
30.     }
    / b8 v0 d, A' t2 Y
31.     return 0;
    0 v3 v  y1 ~5 m2 f7 ~/ W5 B/ w
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);
   " U5 R% |6 d) e1 p3 a. E
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   7 @, u7 ]6 m6 ^$ l
3. {
   7 g; I/ K3 u+ T0 z5 ~, c5 u8 @' N
4. 。。。
   6 B5 ]) B2 D+ X0 F' r
5. while(1)
   0 X" u4 w' N% f  [  e
6. {
   0 S: j; \+ w3 x; m6 l
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);
    / k3 `% t# |: ~
11. }
    & c/ i  x- ]2 a, P- G
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;
   ; s  B6 b/ n  {8 i
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   0 Z0 j' s3 w6 \8 v% P
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   0 `7 C5 w* V) m0 t7 J5 K7 _! _
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);
   & L- k+ J) j7 U. N9 X  p
10. ...
    
11.     while(1)
    ; a% W  }) [% P) d7 q; \* v, b! u
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
      y& T# f4 i, d" e3 o; U
15.     }
    
16. ...
    ! t. ?! E% X6 E& E9 Z/ c% Y: ?" x
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" \
   8 @" G4 Q$ g* T# A
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" \
   % t0 Z0 Z/ D" e- H. u/ b
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");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # g. u0 E0 o- N
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : w1 D2 d1 N! w2 A
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    / P) ]& ~1 Y7 K! k! i# n7 N6 K
17.         return;
    9 k& Z' Q) h3 V. q2 {( e& J
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! Q7 U9 ^( o& p
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);
   % ^+ _! h& e* v7 Y% N/ K) d$ n4 T
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " X5 M8 c9 o7 r8 p( u
7.             break;
   3 Q8 _0 B- m7 F$ }8 I. y- i$ `
8.         printf("sending frame\n");
   & e- ^  w* `" K( M' G
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 [; N5 L8 G) e6 ]
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
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)
   
2. {
   $ C* d- ?' v4 I# s* d
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   + s$ f  n* R) k9 O( u, f
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % A7 Q" E0 U+ r9 w
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    $ o4 M# ^! n/ t
14. }

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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：
" L7 ~& I- {. t
; T! i2 M5 E3 v4 o  V

1. while(fend > 0)
   / e8 I4 ?8 A  i) @6 w' c+ G8 \9 Y
2. {
   ) P( x0 _1 l# u) q' q( P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 k+ `+ i8 X1 K+ Z  g8 h1 P# f
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ' N% c2 ^9 y+ `2 S$ r' [; c
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + s9 \, k0 z0 z+ L, i1 u/ o
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    2 T/ W8 a3 F' ?7 ]- S( |' u
12. picture.length = fend;
    - I2 N. }  o) p# w6 T6 [3 G6 k& H
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    9 a& l) U; }2 z9 S9 m
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. {
    6 S( d' t. K' K  T( G) v
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ R$ h$ M" W: L* `# H
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
      ~  I* |. ~5 v5 n
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 X; q0 @2 n8 d( K& ]) w
25. }
    
26. }

复制代码

! p! u6 s& ^$ P2 _

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