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

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

. F/ X" V0 v. |: M8 b

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。

2 B+ ?& S9 D- Y* v" i

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。

( X8 ~5 C! L  _) }一、HTTP网页服务器
9 M5 _; I1 V( |- C: w

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. {
   6 e5 u" a3 w5 Q9 i$ t& a, C
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' [& F- m  J- T3 r0 R1 b$ \
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # |/ ^) h7 m' T  |
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   4 B9 b1 D" U3 l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * r0 s1 a  r$ {6 x& a- E0 h
11.         {
    / }, e4 C9 h6 J' E* E1 u
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " u% d0 U% f6 P/ ~
13.             return -1;
    
14.         }
    0 t5 _3 N$ M) |. z$ X0 D3 f# z! \
15.     int on = 1;
    * g" T, S8 k; o
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' g4 n& Z+ A" `1 Q8 M4 r
17.     {
    4 e" }3 `& |) J
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - E3 z9 u0 X  T0 j; r
21.     if(ret == -1)
    0 x7 w7 R( A, j  o. e
22.     {
    5 f( o$ Q: r5 }
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    , V8 F* ]% x8 Z7 C1 {) j
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( p8 W; u" X! a5 K8 O- ~
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 P' L( y; m8 d
29.             return -1;
    ) j- f& }5 {4 U) n" r+ y) m
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);
   ! ^+ `( v& k* d" U) z$ V& w
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   8 h; F: [9 i$ D! @
5. while(1)
   
6. {
   7 _; D( ?7 A& h; I
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);
    
11. }
    # D1 Y: }! J/ u
12. 。。。
    4 t. w3 q& ~% n8 X$ S
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);
   7 A7 z+ R! E  _# z; a
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 A( d1 Q( O2 [& @- |6 v: y, y7 J; _1 M
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 _) @6 l! c/ d( O0 J! n
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 S7 j# N0 [- g: c# E, x
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   * S9 p) [+ I. A" x+ J8 S( p
4. {
   7 P. G# \! t; Y* r' Y. L: b
5. ...
   7 R. q- `- c$ p1 C( P0 F" h
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   + l3 f: R- o- g4 e
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   3 K6 o* A0 C2 D" ?. ^8 T/ G
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. ...
    : h0 V; P) ^, H5 t* w# }
11.     while(1)
    
12.     {
      _; K6 T; J2 P- G: h  q) \
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    " L) q& s  ?# T: k- _) k1 ?( D
15.     }
    # Y' @6 y# j  M& ~1 L
16. ...
    " s) s) D: C2 e6 u- 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" \
   6 f5 w' `1 S$ `6 U: f$ N. H
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! K0 f2 r: n' g* |3 v6 l9 m' I
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 ^6 i+ h" c. Z7 ]  n3 r  t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # k, i" g* Q1 n' G2 h/ a- x! P
7.     printf("preparing header\n");
   * t8 U8 h+ j9 I
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . ~- T, H! `  P' V8 R# b
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
     m6 \/ d" T8 v& ~1 R
10.             STD_HEADER \
    - K8 a" X; ~0 |; B; ^, R8 `& Z- a( O
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    - [/ M  K* w- B0 z% `3 V) |% k5 C
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , I) B: T& i( m9 \5 V4 k/ e
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    - G& L, o& V% H- b
16.         free(frame);
    
17.         return;
    5 m3 a; b' w/ s0 z8 T
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" \
   , {' \  S% b; b' _& P6 F
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   1 o( V( {6 @9 i. F, h
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   3 S' W1 B8 i( B& T; z: e& x
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , L7 F4 I6 t. ^4 `& b2 l: c& h
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / q+ N$ q, W3 F) z6 v! y2 ^) e* V
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ' G9 k8 u6 ]) [( J( J/ Z5 n
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 C* k- c; E- F( d. w; `
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : |( m) X7 S, z' N8 p5 o6 e
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。

) W' x7 Q4 a# E1 j1 H/ Y+ ^

5 P% D8 i9 c& Y' A# z5 M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)
   9 J* i6 r* y( M* w, y( R2 O
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ) e( \0 H. A, i3 @3 k2 O
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   " d& g3 T- n" ]2 ?7 M; V0 z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - o9 d& p# r: n6 H4 S+ [. X
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * X3 K# ?$ f3 {
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; N- g( b7 v2 `/ C. n- T3 q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    + y$ W& E' P9 A, `. C) V" O
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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/ A! Z+ G) X" v6 T. ?* v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：

. h7 r5 F3 C# r3 ^' }" U; r: R- p

1. while(fend > 0)
   . _7 ~' _! B& c* `
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 ^  ?, U: }" W/ ~4 U7 p
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ' z2 o/ B2 F- U' c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & H3 g3 T9 ]7 z5 k- `) W: E( ?# @
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   3 q2 d# q+ j  s1 D
10. else
    
11. {
      }8 S- [" Y5 x$ a" F  E
12. picture.length = fend;
    & D4 }6 F( A( j5 k( U
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / @! f% l+ D$ f6 u6 L
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 o* V* q* \/ F# s* s4 I  s  D& h
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    % d' D1 |* \/ ]* E. U
22. else
    ( }7 }+ V& p- e, [4 v
23. {
    ) h3 a/ y" I/ ^" Z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    $ Z0 T) T3 R2 E
26. }

复制代码

9 `  U' m7 y6 b1 J

* S+ X( i$ N: c  g2 ?2 y  I
* b; b  Z! [' WiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html