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

* g" ~& ?+ x. z) o

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。

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
* X0 e* k/ Q/ B- `1 f

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;
   ; Z$ }, Y+ s2 c. {' Q: L6 g1 M1 T
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 e! G) v) Q' R2 b
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 ^$ [- n6 B* G- m! ]" Q
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; u% _  n! c: X9 W
9.     int ret;
     L5 f( e# W+ |& J6 O0 }
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # l. U' R0 T$ W3 B
11.         {
    . {/ Q& s2 W1 ]/ D& W4 N- j
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , _$ i5 J+ m; L" k; a8 G9 P; C
13.             return -1;
    
14.         }
    % t8 I- }1 f5 S, P) p
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      w& E0 i; J6 M) [, |
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ D- N% p# D* a) }5 ~9 e
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    5 b  @/ q  H; F1 c3 s
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / d6 i" }$ \$ T/ m7 n6 ]3 a$ S. \
27.     {
    & m  {( l: ^$ y1 {* Z" Z
28.             printf("Listen failed!\n");
    - W6 N& X1 C. R7 C5 z4 a) A
29.             return -1;
    ; f$ t( V& h8 @' R
30.     }
    
31.     return 0;
    / k, c$ X9 ^  B
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);
   / b, z/ p# _: I; h$ t
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   5 f7 Q( i  Q! z0 A9 L
4. 。。。
   % E$ N7 t) G/ q/ x  x
5. while(1)
   9 b3 o/ ]1 ?6 N$ t
6. {
   1 G2 V# k  s3 Q  p
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   3 b) I3 w8 |) J3 L# Z! y
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    # Y8 g. c, g" y4 y) r! b
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 C7 |( h7 }  K) ^. B6 K0 b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   $ `/ [/ a$ F! Y3 w% y1 @. ~
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   * W. |3 a$ f; g9 `  \
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ' o: ?* [! E8 E6 \% Y6 l' ]
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : F6 Y* B# }, o* F+ p" K
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;
   * \! h# j3 L" u- ?4 D
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   - M! o2 O- Z1 T% I$ Y0 G
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & e. Z0 P+ a! s
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % |( K3 J& d9 [& o& O
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ' Y; \3 N& j8 I9 J6 z
11.     while(1)
    : e5 A- r" {0 X
12.     {
    * r: t% m- r/ O& v6 s8 W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' b( {$ z( c" A! L/ g
14. ...
    $ n) o! l. L& h9 Q
15.     }
    % f! B! `8 g; Z8 ~/ F! Q8 [& x
16. ...
    - L) n; g- Z3 Z5 Q7 O0 f/ s
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" \
   4 n- o& U, r& E& p
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ) [5 x* ~) E, k3 T5 S# r
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ) \0 E! I: A; f4 ~/ k# C
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + m! q) s1 L- o7 h# 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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    $ B! k  m% |/ |) m1 F
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 x' |8 @( ?/ o4 b2 n0 K9 U) j" R2 u
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; \% i/ a0 U! V8 Z! G, z4 J
15.     {
    $ ~8 m1 l4 p1 ^' {- ~: o! F4 e
16.         free(frame);
    
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 ]2 E7 d  C; M7 p! {
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 _+ F# K$ ^0 O! 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)
   
7.             break;
   - K1 {5 e0 d& h( Q. N+ p
8.         printf("sending frame\n");
   . o5 ?# A+ {& L* ^7 F* _
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . s  e  C% i/ I' e- j+ _4 p' @
10.             break;
    * ^# ]) m. E: E
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / i. P! _4 Y; Y/ z# r8 n; d
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。

- ]. M* {6 `: q: @6 {0 [* v0 R

' n! p6 B  z  V/ m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)
   / {) U, N, K/ r* O0 A% g
2. {
   ' _! Y) _  O* T: Y  G
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; D! I5 L: H$ T8 l8 t5 n8 d& |9 v
7.         return -1;
   
8.     }
   2 p4 n' M1 v, F- D! M! q2 `$ ]
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ G1 G1 _! o7 [  C+ O& P
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( h, f: C# ~7 \/ W
13.     return 0;
    : w  x" O  v/ r. g9 ?7 C% O9 R" |6 O
14. }

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- t- u* Z1 ~8 {9 {% a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)
   $ z/ L  O% _3 q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , s+ t$ p& [, i8 o; n0 w& P8 |9 |
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 L2 f  Y9 N* x) i+ ^
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   9 A3 ]; S* Q, {+ B* i+ z+ s
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   - x$ z) }2 R( x! R8 ], w) B
10. else
    
11. {
    3 V* V7 D1 a: I
12. picture.length = fend;
    : F, g: b; A, M7 b
13. picture.fin = 1;
    ) G* g  j# x) [
14. }
    ) w) |) y! a" F" I+ t/ C" {
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    , W2 E* ?( \& o. j3 h+ F& e
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    # r5 a* c- R' m$ \) Y% K2 A# z
18. {
    " X( ?0 l1 A' M
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 y. M: [, D) S+ w, w% {2 z* I
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
      f3 o- c" J) C# e. w$ k
23. {
    6 j# ~* ?$ i( C& U* [
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % W& m6 k$ D, S. x. I
25. }
    - z" ~) a% p) B: V5 p6 f, \/ l7 n
26. }

复制代码

& @; C. G. M! p' f0 g. S1 `; R

3 Z3 w4 a8 c* Z! O: e* }3 fiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html