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

* S, S7 H% i0 l0 z9 @

/ e- y9 o# x' W4 q$ L, h7 G

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
' }9 Z, W3 O3 |2 e* t

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。

+ V! C1 E8 G0 R+ a7 a. {

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。

  
  ; n0 @) J9 K0 k8 T  ?. m

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。

" T7 p6 ^1 `( i+ [0 u5 v一、HTTP网页服务器
" L; D9 Y% W- K* F/ u0 K7 r

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # V0 K9 _) m9 U8 A; }6 m# [
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ! {2 M8 x/ T. h2 B5 s  x' J
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " y) B5 s+ G; |7 ~+ c* e( b9 m* R" g
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    : k& b( l# J- l
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , p* x" C* @4 Q. Z
13.             return -1;
    * h5 I+ C8 o  V9 y+ i+ S! B& M
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % ?0 g* L! \" J+ H1 Z3 _8 p6 T
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ; {, O! _0 O2 Q/ t5 Z
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    . E8 u/ t4 e6 Z0 ^/ K: C
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; ?( L) D2 Q# X* C
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( v' X8 Z5 s0 U
29.             return -1;
    
30.     }
    + m! C7 o- J# S/ @0 Z( {8 G
31.     return 0;
    5 M9 Z9 @, Y" f( n& @
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);
   - {- U1 P  A9 V9 Z2 c8 l$ h8 r
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . Q2 H3 ~+ v% Q( \
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 X) @& n; w3 T! I
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 U. u1 m7 t& e" N/ I: N2 k! |% ?8 @$ _
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);
   , _# V& ]- L$ S3 R4 X
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   # i+ V" K2 Y" X# B# d5 A  A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . A1 R* d8 r9 U2 m& [
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;
   % D9 ~5 i; Q/ c: p* A2 W- l' J0 Y
2. pthread_cond_t pct;
   ! @# P4 y; ?# @# ^" \4 ?4 U
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   - t; i+ N6 \: X: R8 B( a
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);
   7 V- M. o  r& G$ d$ x- Y* _6 G( a
10. ...
    ( _: X% M; J& M+ r" U" D: K  ?
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    : x3 L1 k0 P7 P, p/ j$ E; I9 b
15.     }
    
16. ...
    4 ?6 |2 L/ @5 r* H' x1 b
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;">
   : E& i; l* @+ c: C3 _3 w. z
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 |6 ^0 ^2 f, ~( o! I; Q
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" \
   ; b3 n; {% y7 n, g% `7 L) h) A. j; z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % H' z/ j' B8 ?: n% i1 G
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   , ?6 X3 [. M7 i! {( ?2 B; x6 [
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    7 P; U: m  u0 P
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ) i: p, u# f! D- F# [  b" C
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( h* a7 }$ h5 I% k$ p. s3 H# j+ C
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ! X* J0 Y9 i' `* ~+ h2 _
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" \
   # [- d2 Q* a. ?  Y* L
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ H" s" x) R( ^9 `3 [  c) Y
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 q/ @( Z* r/ j5 O
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   2 ?8 k! L( q) u6 B
7.             break;
   ; T0 {( @7 x  Y" y& Q$ L  Y9 L0 j
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , N& H1 \5 N6 Z0 d
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) d$ ^1 Y9 c5 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。

  s, I. A3 H- W8 d

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- C5 A( A. A" ^0 n7 g- m+ b

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);
     x" ?" ?" _9 V& `, w( N0 t& k3 D- J
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   1 Y8 `1 g3 x8 D' M+ u
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   " h. k" _& v, T8 i4 `: b7 c4 A
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 u- ~- c, ]! P5 i+ D3 K% d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    # K( ^# a" f9 ]4 u; y- |" r" p
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

4 s, U4 N9 P. T+ c: G! F- w$ V8 T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：

% v3 @) P* _* D+ Q2 B0 m

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 j6 D  i" n) [9 D" R# c
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : d7 N+ Q4 @; F, F6 ]5 [4 c
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   / y+ x/ O. R2 P6 J
10. else
    0 Y8 W3 C5 X6 a% F+ \
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    4 H+ [- K" C& I$ Z0 G
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 |$ b4 S7 m. S. P* k
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    6 z( ]7 _: Y& d7 a
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ @1 ?: ?# r6 }4 V7 o% }2 {
21. }
    7 |0 Y* L2 f' q0 ?+ x# C  J
22. else
    
23. {
    : ^) \3 [6 ?2 V( R: b* S. N
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & _) e' Q2 z6 a% P) m$ L
25. }
    # v' g' x" `6 j/ e8 R
26. }

复制代码

5 O" t- m& _* n, `+ r
2 e3 ^5 d% V/ S

2 l& I, U  U8 q
: n* E( Y; A5 j; riMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html