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

, H1 m5 l2 B, r7 l7 k% `( q
, ?/ O) [; q7 z8 N9 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
, T( u( h& Q; S7 O0 p

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。

" B% E7 m' \* f. g; [7 b& }

0 C) z0 I2 z  G4 `2 W4 F4 G# K8 k8 H

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。

  
  : v! E1 N6 c4 M9 Q: O6 p* R/ Y

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。

7 ~+ ]: }* P" {+ b* t( c一、HTTP网页服务器
! c) X  S, y: K% W0 f( v5 F: ?' z2 y

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)
   9 [* p/ w6 m# @' _7 |  C( O0 H
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   $ n4 s: ^' T6 |8 m+ O/ }
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - n: F. ?& y+ s7 n( Q7 K! J! T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 U; P! X% D2 r, I. C
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + O2 h9 `. E8 y" ]# l9 E) E
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 H! ^3 ^. T2 G7 Q( I& F. c
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - V9 y; b; J$ ?' p7 J) ]$ k* \8 f
13.             return -1;
    
14.         }
    6 ]1 |( ^. x4 {
15.     int on = 1;
    / F% k8 e+ x) S1 R" v$ o- Y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + {* y) R; \, M( t/ ^& a
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( [( b  V0 ~+ f1 x( r, P
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ E# T! z, x1 X, i5 _6 I3 t& t
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    # s: w$ {4 j2 U4 W1 T; t( f
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    & b+ v3 c4 M' g& u; q
31.     return 0;
    2 b3 l& B3 B1 b$ T1 B
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   ! y$ a- s" p" B6 r% f5 P6 {
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! o4 U2 H. _# w1 s# v# X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   6 U3 ]2 C  y4 {( P8 i5 c) t
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);
   - d8 e' X$ A4 n& G
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 c: O( G2 p: g* q& ~0 v
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;
   - P* c" e" \+ X3 ^  R
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 b: |) y0 T2 u2 S. _3 W! T
4. {
   
5. ...
   + I* u. z. X% s/ z1 ~
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * @1 _+ O0 \4 Z+ X) w
14. ...
    . v. j3 n( j+ n- R# f1 ]# U
15.     }
    ; J( P; H0 V8 [6 j5 f
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" \
   ! S3 h: T1 p/ z
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ' U  l- ~5 e8 @2 t; i( ]  I% |
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   / m" c& j# z7 G* G; n
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   % I& Q1 C5 ?) \; J, |, b
7.     printf("preparing header\n");
   " q+ p" t5 L" R' {/ }2 b. ]* J
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    2 G* |/ K4 l- X; V6 X* N; f/ e
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    5 @/ m) U7 S% z
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 I" s- }; A: Y" X6 ]/ u+ v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    % {+ e2 g, Q  o
17.         return;
    . G, J1 q4 s0 v0 C) A
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);
   . L, S  G8 Y4 d( g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( r0 n( k0 D- m; p8 e
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     M+ ~3 c* W/ X3 r8 P7 Q. r& G
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 I  X( O0 C8 ?; p* b/ e
10.             break;
    1 r8 @; L, s: c2 d
11.         printf("sending boundary\n");
    3 e0 f" k( \/ d% [
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . R: X- ]( r/ |" e( I+ E# q: X, `
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / H* ^( S( m' l
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。

% p3 {0 N6 g$ z' e8 c6 I

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ Z, z( F6 S+ K0 _6 r

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   , r4 s2 q6 Z8 Y& r0 G  c
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   # }) r$ S% E; F& e$ ]
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # b# A7 u3 D* Z/ `/ ?+ T! `1 v( S% `
7.         return -1;
   
8.     }
   ; ?9 K7 R2 m) ^& w! _
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ Q% W( \2 v* y/ S% {: \5 ~
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . P1 {  ?% J" Z0 B7 K
13.     return 0;
    
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：
/ x: T! Z. j! b% r

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ; ]- l; ~5 _( n% }& J
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # p9 w& |  `+ l) g5 R/ U; N
6. {
   ( B+ @" L# u& }3 B/ y% H+ J5 D# H, ], b
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 o5 d# Y$ }+ ~" ]% H; {
9. }
   % R- n2 S% x" v. r  Z* N0 x
10. else
    7 G2 Y" m0 q, c6 G4 ^5 H
11. {
    . |: F2 _6 l$ k& c, ^
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    3 D" S' M: X, y0 ^6 l. u
14. }
    8 v$ o8 E1 L4 Q* i9 b, V/ j+ ~
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ t9 D2 ~  y* ~* {5 v
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 l2 ^" q8 l" Q' a, k9 l
20. return -1;
    ( A4 g' X' m, I6 R: W1 E. s# E
21. }
    2 ]: Y/ o$ Q- `; B) D
22. else
    
23. {
    ; [/ d1 u( T+ g! X% c( {
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

; V4 F, i$ j( p) x

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