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
# i* t) `/ _6 u/ o& 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。

  Z8 R3 W' @2 _. f/ j; A+ p4 O

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。

, v8 P/ L8 [$ a" I5 D, j一、HTTP网页服务器
0 j! E6 S+ P- ?1 G) G* H, V6 D

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)
   3 J. w- W6 o8 u6 @0 ~7 w8 y
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " A% }& n" P2 C
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 ^# n8 o2 I5 Y: a+ M5 _
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ( D1 r& n* h$ a9 J/ A6 H
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 W) h0 o: k- k" y4 l9 A
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.         {
    $ j& _' B3 S0 l( m+ v% ^) F
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - M" x' f; G9 f7 M" D
13.             return -1;
    ' M5 n5 X5 ], J( e" F
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : L! e: ]4 u3 {0 Q
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 M& H" e$ o) P- u
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / [6 P: c) N+ G
21.     if(ret == -1)
    " R' A& B- K' C' N
22.     {
    & ^4 _) P* |% V
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 E3 l2 d/ d0 d0 P3 N/ z) _
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 W% }6 u) X; i1 u  A2 y
27.     {
    $ s' u8 Y- ?# b: X# t9 k
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ! h6 I! x  [( ]
30.     }
    * w, T6 m# \" E% H# k3 x
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)
   - b9 B1 U! V( \3 ^- y) t
3. {
   
4. 。。。
   4 `+ Z7 Q1 t% x+ G2 X2 o+ b$ Q
5. while(1)
   - N9 Q: c& w' v# x
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 K, G1 h9 \8 V/ g# i& n
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    * X& Z8 \  Y- M- c
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);
   1 H/ g, j" o( g* \7 T
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   $ S9 C9 l& G/ q# ^! c
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   3 w4 h& ]6 l! I: R( q+ h
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ! k5 t' a( n8 {* N% X  V) ]4 ^0 Z
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);
   6 U0 |. R. b0 x- K! `
10. ...
    ) }% T5 m% r) q9 m2 F9 y
11.     while(1)
    
12.     {
    / g" I- o6 k" h' {
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   0 b  s; z8 n  g  `8 B
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" \
   ( e9 n& K2 q6 [( y, s5 V8 Z
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; {' D- v$ i& T8 o* T% j( r
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   4 U  V, @  A$ @
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   8 n. U! o) F2 R" L
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   % z! j. U& z& d( _1 S+ U) L
7.     printf("preparing header\n");
   7 `5 O/ [* N9 r" N* D9 g- z5 Z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ Y% P, X0 `- W2 v8 z) d2 |
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      h/ N3 D( e5 K1 I9 [
15.     {
    2 U2 E" {- C2 Z; e1 \
16.         free(frame);
    7 o2 P( C; X4 N4 k
17.         return;
    6 Z3 E$ c- |& W( t5 ^( k. j
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" \
   ( |& x. E3 T* Y: d' D& U7 u
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   , ^1 r+ o- h9 t, U9 d/ h6 _% @
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   - j" S7 v( `7 y) |, Q
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   , F( h' Z; g9 R2 Z8 J
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # l8 P) A  Q6 @) m/ h# r) j
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

$ q' O3 i0 P" R3 v* D

! N  I& x! k2 p: s1 G二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* _+ V* R8 g2 T6 K% J( m

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   8 X1 J5 k% {; c  {
2. {
   4 L  Q. q0 @7 E9 Q$ O0 @
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   : B4 t/ I9 H/ u  L5 q0 A9 C7 n- u
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * J, L# `" P2 P: R" M9 U* a6 ]
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / t& _* Z' R- K  D8 {$ \
13.     return 0;
    
14. }

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) l7 X8 G& ]: w' ~  v; L( R8 A' w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)
   
2. {
   . V! q+ G( c1 M
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 {9 j8 p. Y* r* j% W
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 L, p7 A% K5 x9 I; D0 \; z+ D: R
6. {
   2 A: @4 i' V4 W. h4 z: |% S5 m  m
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & M. `: L. x, J" G
8. picture.fin = 0;
   7 B/ y3 v5 A0 @, y1 M
9. }
   
10. else
    ! C  C* l! j1 ]% ]
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    3 E, |6 j  v" b5 t3 y; i* v: G, V
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. {
    / p+ L( t! \8 s( H2 \2 x! P$ x! p
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ t3 Q& ]# ?- P$ K$ u, s% D5 Y# ]) l
21. }
    
22. else
    ; Q& F% P3 ]) _. N
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    $ u; h; V% }& j% x( |5 U
26. }

复制代码

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