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

( d2 S+ [8 [* {9 ^$ `  W" 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

7 h( L+ m9 y7 N, O3 x* I8 ~

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。

6 O+ i# b8 q$ k8 W; b

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。

  
  1 o, j& K1 B/ B. H- H, E( m9 n

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)
   5 h( W9 M0 e& Q
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' J1 ]- }7 N  H2 b2 j
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   6 ~: u3 ^6 q+ A7 c7 X3 Q
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / y# y: t7 `, [" N
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;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    / U1 ~- U$ f9 U
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : l* U0 k4 F- }% L0 V$ G+ o2 w
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
      E' F* A- E3 s. P
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    0 Z% l" e$ ^9 T
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    8 b& ^9 f  H  L3 }1 I0 u
25.     }
    ; X- _" @' f6 U" x! C/ T" G
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    8 c4 b/ b$ Z( M* X
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    * y- w" R- x: H1 p- z! Y4 R
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);
   & S: F, f" \0 P2 X2 j/ H2 `7 o
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   & O7 k1 Y7 p+ V) d7 E0 J" O/ Y
4. 。。。
     x  j' W& E; e- O
5. while(1)
   
6. {
   & a7 ^, r- e$ X+ @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ s0 ^7 T: Q! ~5 D0 ?, ~. x  V5 T, Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ' @, d5 I" t3 s0 z5 {5 H3 S- M8 }
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    6 P: n* f: e% q  j% u& i
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);
   8 d& ]" C! s6 N: N  U1 K0 r! I
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
     w7 F1 F% P5 G7 O; X5 M, O
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; X+ @) n( M; ?3 J0 A& C6 O" }4 S
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. {
   
5. ...
   $ i  s/ h+ ~: [0 A/ F7 n0 m5 W
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   $ b, W4 k' x! n
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);
   ' p( o" p" V& M9 |
10. ...
    - s' a; x7 j$ r! z0 f3 _: }6 {
11.     while(1)
    
12.     {
      z, Z( D, _. E: R  I
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    1 L6 X. p3 H) A5 x2 i2 W
15.     }
    ' d$ u# @+ @: ~5 M& V& w
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;">
   # U7 G% |4 c5 G6 |" V6 n
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" \
   
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" \
   3 o( v8 f4 P& X+ ?& g
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   " n: B, u& B, ?. U0 z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   - I8 |2 L# V! }9 p3 U6 x0 a" F' U. k8 Q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    - m0 z6 d6 M( \% `$ o3 A9 |
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! t. P) `( t# I; z. i
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   5 {0 T- D. z) @& L/ d, h+ q* m
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ R9 W. W# @! a6 r
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 B1 {( \7 R, _8 L7 _* ]9 z
10.             break;
    3 ]% F2 ~) x7 s
11.         printf("sending boundary\n");
    * ]. G: p! G. C% u* ?3 F
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # G9 m0 y4 {2 N8 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>

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。

3 \/ t3 _7 W. g  c

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
  @9 ~. z$ U. q/ S- X

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ) v/ u8 |  m: I, K! x4 e
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 j7 ^& R: M# J* y; j
5.     {
   0 q* P! q9 k7 U4 N. C6 m
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ s5 N4 f, ], o9 r3 F: o' S
7.         return -1;
   ' `, Y1 U" ~9 Z3 U! [+ |9 y+ W  S
8.     }
   % k! o+ {9 i$ w2 S, H
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 f% J! D6 Y: h& ^* U: ^
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

) f- [8 Y, z  q) f+ g2 V" a
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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ' p0 f% j* d$ a$ }7 t7 y- I1 Z
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . m. r. E: F, C) v
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   0 ^9 F+ |2 h: G
6. {
   ! e. W2 A1 H" o# h. @& z4 s: d
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   . W7 N. R& o1 t8 i  M1 J3 B
10. else
    # \0 d& o+ M, d4 B$ G- w! {
11. {
    
12. picture.length = fend;
    3 T1 b* c2 E/ D2 D* F' T! @
13. picture.fin = 1;
      A4 ~( E, y$ I
14. }
    - O0 B) ?/ h6 k" S
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 S/ L# l, }+ b- f
17. if(sendbytes == -1)
    7 s  f4 b7 v) p1 E
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    6 e( b) r# }2 h2 O' H4 S
21. }
    
22. else
    5 p' A# M( @3 C& J2 x' t
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

6 k" z( A( d; X; c7 d: }( u

/ W  W2 ^3 \& Z8 `% E
' O! C7 G7 \2 E; i% e5 CiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html