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

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。

8 p$ |: q' @% g+ V4 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。

  
  

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
$ {7 H# O+ v( ^4 w

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)
   ( I& E5 z. ]9 o
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ! |- c6 o; F! b4 e5 A( d
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( a# d/ ~  T* m
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ( k! y8 I0 r1 c, L8 L8 v
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 I- w$ S+ N  G" J0 n8 W
11.         {
    6 E# O3 k* t! e' B; X" _. p
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 c7 ~" d0 @% y4 U. I
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    8 n% r7 D: P$ r; |5 l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 J, N' }0 \: E7 i# P9 ]/ @& Z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    3 ~% n7 {5 G/ y4 T2 w+ @' ~* [! M  ^
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , h4 }+ m6 @. ^  I- u3 L2 K  Q
27.     {
    ( k% x/ z) `+ ~  `& b# A  M$ @
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; d3 Y% z6 h6 v- h& f1 a5 O
29.             return -1;
    5 Q1 A% G! W) m$ @: i, `3 F5 ]8 m
30.     }
    1 e. I) w% v6 w
31.     return 0;
    - c! D# x% B! p( E8 F
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ( p/ [6 O; q4 _5 C; P3 _' a5 n# l
3. {
   
4. 。。。
   4 w+ _; Y& N1 ~- L* Z3 o
5. while(1)
   : N; S( a2 S3 k0 y6 f, O9 \9 G
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! D  S' H3 ?. F* Y
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    , L, t' Z- l8 ]9 J" ?
12. 。。。
    6 n- V/ N: n/ u, F" w/ O' c
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);
   : Z7 r: L9 `2 u4 {
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 r' w, d& q. f
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;
   0 f% l2 r# G7 O7 Y8 {
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   : C- |* O1 s  B9 Q
4. {
   ; h6 j" w% T; A/ g; a
5. ...
   8 Z, S: _! F# {. z5 T5 f2 A5 e
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   / L0 X1 V# {; U1 c" l
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ( u3 e6 U6 T6 Z" p5 h* _" U+ J" M
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ! h# }& G2 K4 p/ ]
10. ...
    ( G1 r& s8 y& A' Z6 f" g  [
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . G# M: L; N# q( m7 q# E; t
14. ...
    
15.     }
    9 t1 ?+ Y! I7 f
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;">
   
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" \
   : t$ I/ r2 {4 t5 s& q1 E- t
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" \
   & y* v+ Y5 [% |5 n
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # _' S* m4 y7 `' `+ U
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ) t+ o' q: J  b- B( \* D/ n
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   $ [, `4 u0 X& [5 [3 S( S! _; t
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & Y2 g5 b4 c0 s8 M
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - i4 `5 g- ~. h' s7 |. A, }
15.     {
    
16.         free(frame);
    & w1 z' C5 S% c2 f3 K. L
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" \
   + Y% V0 }7 e) O1 v
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     Z/ j: Z5 o+ e1 y4 M" H& E, Z" M7 A7 z; J
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   / h- C3 b9 d# _* o8 Y4 T" z
8.         printf("sending frame\n");
   2 Q+ e+ h7 F0 T1 z, _
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 c9 N# y7 U6 E% V" z4 c
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : G9 q" M9 n7 v: I% z7 n0 N/ @
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 a) K: \. q: F' n9 w7 T
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。

0 p2 V4 b8 ~" P- n- P- _

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);
   % Y3 ^/ s5 A) |
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   : E) N- h. a7 z+ Q' E; t
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * M/ }; W$ `: u) j$ P
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + f5 U3 v4 n5 c
13.     return 0;
    
14. }

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0 y2 W. D" S$ g0 Q+ Y  p
  n( N  H& {6 F4 i2 Y- J- n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：
2 F% U/ _" v( _

1. while(fend > 0)
   
2. {
   $ C- e" ^3 Y/ s& Y: f: f5 M
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - }: |1 d, v6 U- D, \3 Z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 O- E# D6 Q8 R: s" X
8. picture.fin = 0;
   / e$ B$ J! I0 H3 ~
9. }
   
10. else
    ! S1 c) V, k* j0 I( T8 s
11. {
    
12. picture.length = fend;
    5 ^+ ?9 i2 A! I- g* y$ v/ |
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 q: V6 L3 s9 r3 {
20. return -1;
    
21. }
    - [4 }9 y% F* @6 U9 p
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 T- V; L- Q' u" t" ]
25. }
    + e  l. U" G3 o, p
26. }

复制代码

6 y5 t+ t7 t0 ^& O9 j3 |

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