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

* d3 w6 ~5 A% ]! e8 Q7 S; I

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
) J4 R. R4 c! c0 F! `
: O1 g1 Y7 L. p! 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。

# D+ L& J- P& c  I$ A1 f一、HTTP网页服务器
" P& P; b% q/ {0 V- L  X; x

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 R  ^& F, ?" P: M/ ~5 x9 b  }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; I" q: n$ W9 J' k0 D; j& ~  y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   " I- t/ ~, f+ |- h! z6 ]
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 l6 k! d& Y1 Y/ L7 I
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " G  u. [, d$ T1 O
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   * G5 e! e1 Y, S( J
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 M9 |1 A2 U; Z3 h
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    1 L; d% q' n/ J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    $ C: d) `3 s0 @
18.         printf("setsockopt error\n");
    - R; ~5 J. P# y4 _% |+ }1 X
19.     }
    7 A) R5 L) z* @/ J/ }1 P
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 A7 H. O2 N* G
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    8 W& S# U6 p6 z9 k% K' w: l
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , h- s/ I4 k/ B. O8 ]4 K
24.             return -1;
    % j1 i# C  ^2 }4 q
25.     }
    , s$ U( E! R+ W- f" D. n
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    . C5 h5 m3 K) \9 E' F7 z; c- t3 K
28.             printf("Listen failed!\n");
    : I! a: Q% s" r6 a. u) [" R
29.             return -1;
    
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);
   , ]7 {! b) a& E& A# }! E* Y0 o8 o
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   7 L+ k- d( {5 F. b! t
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   1 U% R# x. d: [7 I( h4 p' v4 D
9.     。。。
   6 n" B$ D* K7 J) S  _. w
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    - t% J, R8 d0 B9 X5 w0 z1 W0 T
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 j2 r8 c6 u$ z3 W0 `$ O/ q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   4 \  h! E7 [" B  I/ j) U
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   9 f* D# m5 ?/ T& ^; `; I" @
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[])
   6 W. v( r: b$ ]# L
4. {
   2 B* L* n8 @9 y- H% X/ `
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   - z1 o# Q( {5 a5 R1 X: j. H
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ( m4 @8 _, V+ B! n3 k4 T
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   6 C: v$ Q- m3 P/ M3 p
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   3 G* ?$ B6 {; t: q; \' o5 W
10. ...
    0 b: K3 A. ~3 A) v. d
11.     while(1)
    
12.     {
    5 u$ |3 |9 D. v% O8 b! Y
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # Q2 P3 n% B# T8 H7 o0 P
14. ...
    
15.     }
    9 f3 d& }% ]( u
16. ...
    : h5 Z0 n% b: C- G
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;">
   3 d$ D4 G; X: [( W8 }
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" \
   8 Z  A! K# F$ n2 j8 v% f6 C
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # O, h% ]' f0 h* U5 [2 Z: q" |
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 m) a& w5 {) I; F/ r' `9 T
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : i* z. i( x5 T! V* u( Y
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   * ^+ B% s+ H& h1 X% g
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & N/ ~7 C# R- |. W  A. x# ]& Z
10.             STD_HEADER \
    2 `& l/ j  q  Y7 K
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 K, Q, d- F/ U+ n2 [
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : V3 K) B/ {  j0 ^: @+ n2 H* ]
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    + c0 l/ `1 h# v, k0 i, n! m
17.         return;
    & z, D! B" g! B4 u
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" \
   : J. ?8 f* F8 f' O$ N8 \: X
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 f4 T0 ]1 G6 A/ X( d9 |
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ' r, N3 w7 w/ \+ J2 j. N- ?6 F
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 k+ I! b7 r; b
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' _4 V5 v) m2 J, u
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : L3 N- T) v1 x0 }3 P
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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。

1 c2 ?' [" n6 S9 u! a

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 K6 R: T& H: `' M

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);
   + O5 g2 O  o8 Z3 |* n
4.     if(*socket_found == (~0))
   : V* W1 q3 M. T  K) U
5.     {
   7 j/ x5 z) C: O7 d; i
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 ^2 i* n, |2 z. i1 y" n
7.         return -1;
   1 ^/ c3 t( j8 |
8.     }
   4 Q+ r) {4 p4 J4 V. ?4 @* y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 y8 `7 u1 n! ~2 s/ n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 X+ J8 j0 y( X9 v$ d
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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+ G3 ~1 b. U& W" J5 j$ x8 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：

# j5 S+ j! b( r# k  D5 O( |  s

1. while(fend > 0)
   1 H! |7 G4 r- c0 t8 P
2. {
   " C0 c: u$ j; l+ M3 `; T. s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 n+ y  Z& N% \4 Z- Y, t+ n
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + G1 u$ y( i! @" h
6. {
   7 b% w2 S9 y! _; `7 C8 l+ z$ e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & }! R8 r4 Z1 d1 @7 @, B7 t
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   8 U" z( f" @# ]9 z6 C$ ~, _
10. else
    : D- k5 c6 ^  x& t' t
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    # }5 q: H, F. ~+ c; L6 Z
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 H8 z5 p; \7 {+ E% X) b& D
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    & @0 f9 [! c% I; m! f
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 J0 n3 R" V! S# w% f* a& M
21. }
    
22. else
    
23. {
    ' p5 L4 {% F5 \/ _# h
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

5 o) @6 e3 d: R2 s2 j
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html