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

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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

+ c; T8 w* s" T) C. b: A

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
8 E3 }: |+ y3 @/ B: R1 \% A

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)
   ' {! s4 {1 K( D: `2 O. R7 i4 e
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " R: ]: t  W  O
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 A& z" C' `. g1 c. L6 X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , n. G# y) ^5 B- F3 V
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ; j0 e) d$ M! m& a3 F6 I7 s2 w
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 v6 b6 D' `; v/ c
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 H2 @/ h1 [) y% M6 ?( l
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    $ [& M# B* h2 \5 u# Q. W
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : I- W0 D' `- M3 W  z, l. G
24.             return -1;
    # @% R% d8 V$ v9 W2 U; O; i
25.     }
      N) I% b2 D" d; D& ~; }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    % p( W6 V- U3 C8 r2 F" W; O
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   , f3 C6 M( f$ x  g
3. {
   / X6 Q# h) q# ]+ _
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   % E. U5 ]# u: r* _, s$ z9 E5 u% z" D
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ) @5 s( e  c0 W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 _% B( g5 e1 M4 C8 L
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + m% F) ?( u& G+ s- j
11. }
    3 {7 \/ C6 I+ a+ s9 J* B; G% `
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);
   5 N' a) n) N, V9 E
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 W  X- s6 t  E  j- f) y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; ]* Y6 a: ~: t; z4 x; P/ _8 S
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[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ) G: k5 z: S4 ?+ o, c% }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 e% ~1 p) y: \- w- M% d  u6 [
10. ...
    
11.     while(1)
    / o( k4 @+ k: k2 y( `5 A. i
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ g9 |8 g4 p5 i; v& Z
14. ...
    ! H4 N: C+ T9 k8 D3 G5 S- X
15.     }
    
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;">
     a% i# D+ e/ C+ J4 a: K
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" \
   0 |) ^8 p5 I+ W5 r1 q2 b1 [
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" \
   - @8 h/ k7 U2 ?$ \6 B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   : j, I! B# p  Z7 f7 v; M% _
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( ~' Y3 M6 Z1 V- V& i6 `. @/ s
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" \
    + {. ]; i6 s# S
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) X1 n* a$ E) E; Z6 {( e  {
15.     {
    
16.         free(frame);
    # B4 ?- V7 q) ?  p
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" \
   ( A( m; S2 k7 j  _( F/ Z
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 l: C% Z+ d/ Z4 }, ]/ J4 @: m2 w
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)
   + F0 v' E5 Q. D* F
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # S5 u3 |* K$ v9 h, N- S
10.             break;
    ; t% l% \1 I; d! w0 L6 k
11.         printf("sending boundary\n");
    9 O0 ^; ?+ D+ N+ V: I
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 a/ T* n- }1 g# }- i  S/ X
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。

; `# C7 c# K3 T! b; i* z

. g2 u' g! N" h: g5 ~5 C8 t; V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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   " s* }5 W& }! U6 T; T. f
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 u6 y8 s( Y/ n6 A
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * T; Q/ n$ z- Q. Y& N+ `
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % l: N; t) C4 n
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

5 I+ J" {0 X' |3 b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：
8 r+ ?# y/ U7 Z& i
: p- e/ z, M( u  f$ s/ u& t1 A
& v8 D5 o8 `1 ?/ c. @- o( ~

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 e$ d. V: x% j* \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 O& f9 q! s! f8 q, z/ d7 I* i+ N' n
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # M; g  v5 \7 Y6 j* c7 Y
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 o1 L! C. b: J
8. picture.fin = 0;
   % G$ p6 I% c* S) X6 i# ~7 {$ ^+ y
9. }
   
10. else
    
11. {
    2 h- o( s. g# J  ^( ?
12. picture.length = fend;
    ; @$ T; h( [3 o2 }; T) ~
13. picture.fin = 1;
    ! Y& S8 g3 h" v
14. }
    / A7 h) l! O- k% e
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. {
    1 k3 J6 T+ Q2 w% r
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & @4 Q* y: P% B7 M+ \7 Q
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    8 R3 L3 b9 {: h: M4 p$ X; g" `& Z6 B" I, n$ Q
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 H3 c( a! I; P! Q1 A
25. }
    
26. }

复制代码

# x# m5 J% p9 s# I# A0 p& b
3 T; W+ T5 ]4 x: E. a/ h$ I" SiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html