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

" Y8 l, f8 k/ d( i6 v

5 N) t9 P  o& t$ C3 h1 c; A

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
4 ~+ q2 z, m) a7 T0 d

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。

  
  , n: R7 L9 d# }

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
5 E2 l3 A& V7 c* Z

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. {
   9 k9 |2 G" H  A1 ?; t
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   0 O- Y1 N$ U( |
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & x/ u) B; Z0 z! p3 x
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ! i5 O0 P2 }& F. L6 q! q6 ]: L
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; ^( M- y! P. W
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    . T. I5 B0 g- G4 ]  O* z& Y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
      i- z' s, O  i5 `0 V6 P& R- ?
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    " l0 D$ K4 Y% [$ I* [0 G9 R) e$ U% T
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    " P3 \1 ]7 _# K! j' [0 ]
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    : g7 b4 T4 K4 O3 `; q6 I
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    3 I- o+ q: `- a" _- ?1 K  \
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 I3 L/ o7 |% g$ }9 S. i
30.     }
    ; o" X9 F- ?1 ]# ^, Q
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);
   : p: q7 M2 k; @3 J  X  W$ G! P
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   9 M7 [3 G5 l3 m2 i2 n( Z& z' p
5. while(1)
   / }; C/ A7 Y! u& q
6. {
   ' R8 t6 S- S! o  C7 c/ `' x
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & ]! I& Q4 a1 n9 k$ X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   9 f  i: a% i1 k. k- @
9.     。。。
   9 r* {. y% p$ ?  X6 R/ u8 q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   ; v7 X6 {/ r: l% Z1 k
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   & b* R$ `! ]8 a2 }0 J9 o4 M1 e
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 f% U( F! d5 T5 V# m1 Y4 }$ t, Z
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;
   - V) A7 ~5 @  B, D* j
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ h( Y7 W! s4 v; W7 }4 _. k
4. {
   # b0 F' S( e) t! L0 ?8 _
5. ...
   , I8 N& |# x. r! J3 i
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " s! b% m( T! K) b
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     O# s7 S; R. a, S2 L' H% R$ ~
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   1 n& Z7 b" `) q  l) P
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ( M( E& H3 y/ |/ i) O6 M
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    $ M" D3 U$ l% m' }
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" \
   
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' o; n7 o' Y* y  }. F/ m
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   9 I" ]9 V! e: Y( D3 p* U
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    2 [+ Y# y* E9 [$ _; f  g
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) ]+ `8 P; I3 r' `3 l
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 q# g* I. E! g; f  p, ~, f8 ^
15.     {
    % i+ z2 p2 ^6 o: }" x! d, C
16.         free(frame);
    % o. N3 o: }$ R, r' b) f8 d. m+ x( Z
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" \
   3 y5 p" Q. J6 z6 w) n; h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 X* ]1 T/ T9 A% s2 ~. b! e) N- p9 u& [
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / V: h) X% g1 P3 b: v1 U) ?: c# ?
7.             break;
   ! M3 m) N- J1 y) e0 S8 }
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 Y; l! N5 A- i1 I- o1 \, |+ @+ `
10.             break;
    4 ]. K  U! i. G1 q" ]/ a
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 d' N, ~7 M' q# Q
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。

  k: O, I: u+ L4 }

7 l, o4 Q1 V; ]# c: r* {1 p9 ?/ q二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
4 e" Y; q' p$ M: @& D. t

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);
   " O4 E) N5 |' u( m  i# p+ r
4.     if(*socket_found == (~0))
   % ?  ~* d. R" r* C' c
5.     {
   2 t$ Z/ }$ B' \! y6 {6 v/ Z7 {
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   1 z2 Q4 U' z9 H6 c, o; {$ I
7.         return -1;
   1 A$ h; i) b! U- `6 \
8.     }
   ( p, O1 f& x+ r: v
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " Y& L" u! {. I
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    - J1 D: L) q1 l& K- ?- o
14. }

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: N6 K/ U/ u6 S. W( N3 n2 K4 `
7 k' A% [+ H. T& E& x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：
5 Q! I9 N% D% x

, u7 |, V$ q" S$ \5 p

1. while(fend > 0)
   1 W$ ]+ P" A' r9 K; a* D
2. {
   6 o) C. A9 Y) M
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 B6 Q' I/ m7 v. B5 x' Z' s+ Y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   6 a- t+ j6 X4 W0 X! C- i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 l& i1 Q; k. V" t# x
8. picture.fin = 0;
     j3 e+ Q% w& `$ b: w3 l
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! l& Y$ n( G2 S, V- N
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      ~0 o3 ]/ W' b' w, a- l
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 H& R  |% p& ?8 C! B- O# B2 w
17. if(sendbytes == -1)
    3 ?) `- ]# {/ P3 X
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " M" s" F/ E. C$ M1 u8 N; F1 {
20. return -1;
    4 u+ ?5 J, X4 v5 L
21. }
    # ?: z) u/ K7 L8 s
22. else
    " e; u# }( O3 _) L  E5 v5 Y8 I# N
23. {
    ( T0 P$ j# I1 x' h0 p5 b/ `
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    / W0 j5 ]& V3 y9 [
26. }

复制代码

; t0 A$ P2 q5 H0 MiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html