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

3 _, r1 y7 w; e

* i3 h9 v$ d* t  L; U2 {

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。

5 C0 f: y2 H8 U/ V

' `% j+ ?& r0 A6 b: _$ c! c6 g& J" `

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。

  
  % ?# Q" i( {$ t$ d) S- E1 N

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
) }& l0 l7 ]7 M- J6 L

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)
   ! C- `+ K( V9 }! Z
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 n  }/ S1 P: p% G: M5 T
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . p+ K) |* Y" Y
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)
    5 m0 n  ~/ I* j" I! r
11.         {
    $ y4 e) n# a8 w& o: F% B/ L" s
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      b  V2 i/ w" P) U5 T& R
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! L# \5 t. _, n7 z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( P. F0 X" p7 ~
19.     }
    ; S  E0 r0 n, G; x( V8 k
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . U) {: {: R  v1 J2 ]- ~- v4 X* L
21.     if(ret == -1)
    ' c) K- J( O4 e9 P2 j- q
22.     {
    ; t5 |) p, p7 b
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( o: `3 ]# G# C
27.     {
    2 g- G0 x, A- A! N" L! e4 t& X2 K
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ; g% z' _- \4 X2 r0 `) b- N6 I! |
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 n6 t) B0 r7 ~6 x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   9 r# s3 v/ u; K5 Q* K- Q
3. {
   
4. 。。。
     j- X6 U1 I8 e. g7 n
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ( q- R0 w  j9 {& N+ U1 u+ p
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    8 s- F/ l/ t8 s% e: T* x
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   7 ?$ A+ s2 r; ~; H1 p5 q$ m0 [0 p
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 R( H$ W) C# A. F% v
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. ...
   2 q" k/ [4 }: v; U+ k
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 Y! F: e: c: J0 y, U5 q
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 W* L' g# O2 ~- @
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & ]: g6 W: c( P4 s
10. ...
    3 g/ ], h& `8 ^2 p4 l) h4 L3 W
11.     while(1)
    $ t7 H  k2 P( B% U. J; h
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    9 ?  D( ?! w1 W% `* {5 v2 r
15.     }
    4 d7 |! Q6 j+ h9 m+ d  j& l
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) w& p3 d  M  Z& y
7.     printf("preparing header\n");
   " o- F5 V- f) ^- n! i
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) o5 i1 S/ i# j( I' r
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)
    
15.     {
    % k- K' [- u: l' H* C% r' P! d
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" \
   : A3 P1 n+ y3 U3 A/ h" s" s
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   % A5 p& w. S! E+ G2 ]* A$ c% Q- k3 U
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * C# a1 B, b0 X1 {
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   + P; B. d1 k' M: s  \! Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
     ?" R; V8 V  A: N
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   0 T+ h, x# _4 G$ E
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   & \" P1 U3 ]) y. i
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' t9 k; |3 n8 R+ M+ |: F4 U
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . ?  _8 q9 L: O& z3 W  ]; b
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) K# o% J: U' s5 \( H$ b; G% |
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。

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 C  p3 _# h  B* _9 P2 W. h
2. {
   1 u/ p# B" O/ L9 e9 g: i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( t+ J6 K$ ~& b! K6 g+ m7 M
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ w0 J4 M9 h4 ]% R; B! G9 i
5.     {
     U+ c5 I; p9 x# Y2 z( n
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 G, {, l3 Q" @/ p- Y2 E6 T
7.         return -1;
     w0 L3 Q( D6 {( L
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ! r! \, e6 s2 U, N# D+ V, }
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & r5 i' V' \1 C+ ^) Q
13.     return 0;
    8 P( I) Z( U. ]6 F
14. }

复制代码

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 r; B" ~9 f  X5 k+ s4 I
& V0 t/ J8 r( t- ^# o& i
- R5 Z3 x  B# o+ p  T! b" e& R

1. while(fend > 0)
     V* Q" x6 C$ \& v0 M( z
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ ^( K0 E' B- V, D( d1 T% G
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ) h0 s) j9 Y( ~2 T- L- F1 p- s4 J) j7 T
10. else
    9 m# x& o6 b$ \) i: ?, K7 z" ~
11. {
    - I7 P( R! ]  t! |1 T
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    " I/ n0 _3 s3 y" F6 D5 h
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & Q: M5 G+ u/ n) {* ~
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    + L* B: e9 H4 U2 w' F
18. {
    1 N' Q. S% m8 g6 j$ i& ?- O
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
      @! n, K- D( m
21. }
    5 C; `; `; z0 }7 y0 |
22. else
    
23. {
    3 @: X$ v: [$ F3 M$ p5 j3 r
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ' j" e6 e! y# E
26. }

复制代码

8 C) Z! z6 H: a+ U0 QiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html