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

) Y6 W5 L0 I2 f$ ?8 l

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。

3 X- Y  U0 l7 x( e7 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。

  
  

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
8 O0 P4 u) p; _7 _) u$ a

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. {
   4 g: b- k1 F2 G
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - T/ O% L3 y" F- `- ?1 |
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % Z8 _/ P& @; E. i9 A) b
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;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % }0 a0 C7 k4 Z4 N
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( d5 J. s* m5 r* y, i+ R" s! R
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ `6 x/ T) H: P1 q5 ?
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 ?8 M- @$ _3 K
24.             return -1;
    
25.     }
    ) T$ C. K" E, S
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ! e( `& [4 b7 l% A) [9 G
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    $ }% r+ Z6 C4 e
30.     }
    5 u7 j, o" }7 Y9 f7 r" y! \8 f% \
31.     return 0;
    / w' E% x+ d' M
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);
   " G5 c6 [" s. p  n
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   5 o& y5 ^8 C* V+ b5 J* _
4. 。。。
   . v* A( f. W- ^4 O; l
5. while(1)
   / {9 ]; o/ c' W, D. F8 G
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 G' G  J. ^9 b! h4 Y
9.     。。。
   ! \* ~) \) E$ q9 [/ ^% j/ v
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    % z) {! e! z% O0 }  F4 ~, e2 G% w
11. }
    & f7 A; i: ^5 n$ V8 {* ?
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   / t# U# n2 ?, w& @* f* I! [
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; U+ f( K* L  ~5 a* @# a! w3 y
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;
   " y$ l5 A: ^# P9 k! g
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / ]/ |  e$ P1 }! n& e
5. ...
   1 \5 D- T' D' ]4 L1 x
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   9 \1 f# ^+ w% q% X
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.     {
    % ]" Q- \) Z; k: b
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    & J- J  Y6 V: I3 q
15.     }
    * E( V- n' E- H) L# ~0 B
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;">
   ' A5 d4 R7 d$ k  y
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" \
   ' }; `% ~' P4 U6 `
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   : n- J4 E6 S* p  }% Z( K$ f
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
     R3 w% D1 W' C$ R0 ?' F. F
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     H! z" w0 \" e) c& F; T* q2 S
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   0 }, E# q3 g' x( Q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   4 O* Q$ y- B. x$ {6 @: r
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( S- y6 c8 n- Z3 A1 T3 i
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , {( _, T5 U3 V4 v
15.     {
    % ?& `! e' ?! h0 T# L- ~
16.         free(frame);
    ( p! N7 h$ c/ ^- U
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ( p4 U0 O  X2 o1 K. p3 |' i" i
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ! v; {1 C' l, d% {0 q  Z" V
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     {9 m9 N$ b" p  S
7.             break;
   1 g' F8 B) r6 n* n
8.         printf("sending frame\n");
   ' x3 Q6 |) z/ f8 h4 Z7 A0 C
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    7 Y+ e! r5 p7 U  c) `1 Y
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 `! G3 D. s. y8 N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 G2 P7 b, c6 m% [! L- w# l  Y6 R9 u
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。

9 N3 h6 s; k" y0 K" [& X

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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   . l2 a0 \: ^" K9 Q8 Y& @2 o
4.     if(*socket_found == (~0))
   9 a3 I0 ^7 J8 \+ B# ?. e  B* J
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
     i- ?' o) ]5 }) Q  ?
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 S  x. k% ^9 s& @' ]( s
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . n1 B' d- Z1 `  W
13.     return 0;
    
14. }

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7 M, i) g$ r' ?
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)
   / y0 E. A. y+ w! g
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 q  D% h& \4 j" N2 S. T4 Q! k
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 p! c/ @3 L" e5 q' Q9 k; q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ! E% b4 r: o# \5 l6 p% H1 L1 j4 q
6. {
   $ M9 \5 t& w- e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   3 b" u2 h+ r( Z! h9 Z
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    4 C, x9 `4 s/ w$ Z, d7 w) I
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    2 N* R8 h2 Y9 A7 h$ a0 p) Q
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    & o: b7 }( D- C1 Z
18. {
    ; z) U3 q; ^/ d+ @* W, i- E' A0 ]; |
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! Z1 J( K0 k! O8 _
20. return -1;
    1 T& o8 u/ D( D( J' a, D* b. T
21. }
    ! K% k) _7 Z/ N- V/ j
22. else
    
23. {
    1 F% W% R" G( p  `
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) K3 o% c: t5 F8 E* i/ C5 d. G
25. }
    
26. }

复制代码

+ t6 i  I0 m% Y" z

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