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

- R% i# H6 ?$ c5 _

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

8 M8 H% f, e& \# k

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。

% y7 \5 @( o  ?; g6 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。

  
  : Y. C  D# T$ Z( l/ `$ c2 g& L

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
+ a) B7 i* {: i; z* J$ @3 ^

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. {
   ; `- p% a. |; `( M+ _/ {- G
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   6 L* ^. R! }- Y' N" n
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ c2 T$ N7 Z3 ?) m8 z9 W, ~* }
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 T) l: Q, r" S( g1 V
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   4 Q. Z& k& ^8 b% s9 J8 I
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 x6 B& ^( P. `- |0 C* U5 R' e
11.         {
    4 `5 \8 }4 U! I
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ! |5 \# y1 C" A! A/ m5 C; P
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # d! r/ K  U5 R
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 t4 |) g9 w( O
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    3 r, t5 z' V8 F+ T3 Z& S; @
25.     }
    " d0 N8 M5 _$ G5 d" U: }/ R! n
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * b  _; J6 k- _+ s1 Q
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    " R) D) q/ }; a- f( R; i
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 {6 E6 _* R: K2 c
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   0 s3 d. P( f$ W' A8 u
5. while(1)
   - F: I$ M6 k- X0 e$ ?$ `5 a; V" W
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! X9 G- p* b( A
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   8 ]8 m7 p9 F8 }! a1 `; ?% E$ g
9.     。。。
   ( v" Q4 w+ T& o/ q! N1 J2 v/ s, c6 w
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) h+ V: Y- R/ T- o& o0 v4 [
11. }
    3 o9 C% @* W% Q2 p
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);
   ; R6 [7 K" |# i, b4 f6 R/ @
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   $ f, w3 i6 V$ q& ]# n
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 F+ y; N! N* N) i* k$ A3 g( @
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 R! o2 x+ ?$ [0 d8 c6 T# R0 R. |
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
     w4 P- K. \+ c  e) p: Z
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);
   . c3 B8 c" o" S) |% j
10. ...
    
11.     while(1)
    9 W) ?) U  q- H
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    0 R, s9 b0 x; ]
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;">
   
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" \
   ; H. B! b: W( |6 U2 z( _9 s5 p  ]
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" \
   ' n& O- ?5 y7 R( }! S
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" \
   8 L. o. z6 d9 F  i- N9 z
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * [6 b* i/ |1 s. j3 s
12.             "\r\n" \
    / o9 f8 q+ s$ h
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . G: A2 ^, `6 U; h  ~0 P+ M
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    
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" \
   4 Z. I7 w& }+ v4 v( G
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 \$ v- n/ b: j  {# w# d
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % j6 {  z* x5 q0 B- }7 [, H0 T
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + [& z( j( Y% r7 U
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 j0 w. v4 m/ m
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    . U  @* V$ e& Y% p1 Q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 F* ~8 q# }- C& w- k. @
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - j8 r6 V5 K2 ^# d. S( z% @1 J. P0 F
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)
   6 V& l7 W" d$ J% Q; V$ S
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 ?  Z$ x8 ^1 X! A
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 f0 f# {. Z: k7 \
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
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：


4 A# f7 t4 b! B/ O7 f& Q' G9 ^+ `# K

1. while(fend > 0)
     u4 X# B( n9 q& I
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ( C( Q7 Y! P, B' U
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 T( W1 N& i3 b  y
8. picture.fin = 0;
   6 _: Q3 |4 v( s, Z2 @
9. }
   
10. else
    
11. {
      U% U/ t" S1 ]; W+ t4 x# _9 Z6 D
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    # e+ {# l/ N  u- e# Y5 y( H
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! k' L$ X9 h% f0 w
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ) T# q1 B# D) E  O- p' ^9 x
21. }
    ( M8 `) r/ n- T4 D
22. else
    ! o6 z# P# e/ |9 Y# O% m% p: f
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; R! s- A  H/ j7 a4 Y* F3 @; i
25. }
    + n8 m) @# K0 p
26. }

复制代码

. W& _1 ^! u' M4 U
& q* q' S; c; t9 n6 J; y7 ?

3 Q7 V% l5 D5 }9 A
. ]( j* Z( N' P  [  z0 OiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html