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

1 I4 P7 ~  C. t  J, W3 J

6 A1 M' N' h5 Q! k2 l

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
1 Z3 }! B: r# Z

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. {
   3 i3 ?/ N: W4 n2 P
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & P( P9 }. H4 B
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
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);
    $ T8 C/ J2 |4 G" l+ P
13.             return -1;
    9 p- L7 {7 X: z# R- `9 r
14.         }
    
15.     int on = 1;
    6 |( b2 \. J+ t8 g
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      c/ K' u4 a0 d/ G6 V( {- \
17.     {
    8 V( n8 H: S7 h+ f# d
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 Z) b' J+ \  w2 h1 k1 |
19.     }
    + J, T) C2 S0 N, ]+ ?
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 b  ^5 L# J7 l* e6 T
21.     if(ret == -1)
      L4 g) e, E+ |9 ]) p& e1 s+ p3 D
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    : O8 j; x! A: k/ }1 d/ ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    , W4 j' @: @2 z5 D" z
29.             return -1;
    . X0 P7 `; e0 G4 Z! 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);
   8 [& U% H3 l5 ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   * }, E- [4 T5 j3 h
5. while(1)
   
6. {
   , V; _+ r9 J1 z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   7 j% J: h" m! j, Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 \( W" y. }5 ]2 L( V0 ]
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    0 _  x% N+ M. {0 k& m# o
11. }
    
12. 。。。
    - m( |/ r) G* e) U1 \& h4 p8 L* G
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;
   
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;
   * B$ q0 n9 ~6 T" s
3. int main(int argc, char* argv[])
   9 e- V- f6 C8 M8 s8 m  V
4. {
   
5. ...
   3 x( _" W( {/ |& ]/ ?
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; D) x4 |/ k$ a* D
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) V  x  [4 J) M# A. p
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - z1 n' ^! M& W8 c$ j
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
      q" }7 C  c, ]' g$ N
11.     while(1)
    9 w$ p8 G' v$ ?
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 [8 g* F! W9 m1 Z3 D. S
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   ( M5 Z+ x- d' X0 e; Y4 h! s! s
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   / ?+ a& w2 ?5 r/ a; H- p2 J
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   - p( E& g$ x' t; \# P3 m& G1 b! X
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 f/ U2 o, u: g$ V
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 O" o6 d& i1 Z9 j
7.     printf("preparing header\n");
     `7 S7 ~- }* v4 a$ _! K
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % U3 s. s/ U) [% K% M
10.             STD_HEADER \
    2 P, j7 `; B' [5 ?& ]
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ) ~" n2 h  P: U3 h: O! O6 y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ ?7 _/ Z! p0 ]1 M
15.     {
    ' X4 n) N8 t9 p& R# `0 w
16.         free(frame);
    % v* w! X/ t( P/ w7 q
17.         return;
    & l! v! T, ?1 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" \
   9 q0 N) l/ I2 `0 i. {/ o$ c. C! {9 {
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 ~+ i( P1 b0 \" D4 g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % @' ^9 g$ M6 Y1 k; a4 @
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 j* T. L" w# d
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ; I4 F( M: Z( e
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , a2 t+ R, F  x7 o  q5 Z/ @$ V
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>

复制代码

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/ \! x0 T9 j  f' m

) s! i4 T. v. n0 k二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ t4 D( I2 F5 o/ \$ {* L. R& y) c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   5 v; h- D. A  u5 f, B
2. {
   4 m5 x& b/ J8 j% z: a0 I) L
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 w- \* P  H1 ^/ e8 _% U( U: h
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 K/ D3 j6 D1 ~9 a: u, z9 N
7.         return -1;
   
8.     }
   2 e, j! I2 ^) s2 q% O1 i6 N
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . {9 D5 |7 r3 {+ o+ L
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( b5 |3 `( Q' v4 i" k1 P
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

) u. o0 q* W1 s7 w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：
0 w/ G7 Y: k, t0 f* A1 _" ~! {
, M9 z, g- v; t+ z1 L" q
8 }4 \6 s# p) d, u- K7 O

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     M# _* V9 Z0 u3 x# b
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , X1 a) ?# Y: C( I
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    / k, h2 a- J' _# s& T) Z8 n
11. {
    ; Q; Y; V( l% z
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    # I' ^8 e8 m! [
14. }
    ) ^" r: f# q2 h) D
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * f4 x7 R- W0 G) q! p6 u
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 a6 f/ n% {  V
20. return -1;
    : C$ O4 s& ?9 L& Z7 ~( G0 L
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " c! D' }/ |) z
25. }
    ! L6 c4 M1 `: M4 N; P% {( l
26. }

复制代码

  g! T3 [( z6 v! T" L

+ N7 a) u9 c1 HiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html