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

2 K2 u+ ~9 B8 O! l; w1 n8 X; v. V

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。

+ X5 H2 x- p! T一、HTTP网页服务器

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)
   6 P$ {+ P0 r7 ?2 O! C9 G
2. {
   6 P; ^& P8 O: F2 w* v
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . n# ~' b; b! p2 D5 R
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * V. O$ c, j  Y) p4 |& G. C
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( @" H3 S" U) U
11.         {
    ; F! O' a$ {9 h
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ; \$ L; l3 s- \' t* l/ k
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 _6 O  c: ~/ C4 a
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    , Y. `/ x$ a6 ?3 k
19.     }
    ! k- m  G  T2 M5 L8 ?
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " ~% K" n, n! {7 y2 C+ b
21.     if(ret == -1)
    * J- U8 F0 X; ?! I  o2 Y
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : @4 U( G, J) T2 D* Z
24.             return -1;
    ' L* {* B3 r: I+ D  P' Q# `
25.     }
    1 b& k0 {7 ?1 f) ?
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! Q3 B3 C. y  x: J' F
27.     {
    ( I) W; M7 p7 s  U( P  z8 f
28.             printf("Listen failed!\n");
    . x2 F+ U6 p% ?- d9 p
29.             return -1;
    ' L; u+ y1 t( l/ j1 m8 U7 N$ |
30.     }
    
31.     return 0;
    3 e0 I2 U, p( {$ M
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);
   * a% J# t( V. L" K7 ^0 S' }  E
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ! O: I: ?" s7 F( V& P" H0 ?; ~
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   9 j7 {5 L0 w. F" I: @3 @; a$ s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   7 c$ n. H  v* f/ a
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   . E+ U" e$ r1 x. J% m/ `; d
9.     。。。
   & Y/ u0 j$ R9 D/ w4 A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    8 e; K: X/ L, Y& _$ C
12. 。。。
    6 E7 H: H5 I9 O- i: Y3 [
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;
   4 }' E0 f- n* g$ D/ B
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 V$ Z3 u$ l1 y6 E$ W+ Z# R; T: O
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 J6 g/ m# }( x: v. O* K
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   " C: L. T% m) I7 R, x9 x
4. {
   
5. ...
   ! c0 i4 L1 ^$ z% r: u' \) D
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);
   ' S2 b7 A3 Q8 r8 g
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   7 J4 f) A0 {: w/ w# {2 o- W4 G
10. ...
    / R' u( k. p; q
11.     while(1)
    
12.     {
    ( x% F' L2 v0 C4 Z% s
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 E2 ]8 ~8 m. ^! a) [* F% Y
14. ...
    1 x* g; ?/ v' c! u+ ^# n
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;">
   
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" \
   
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"
   : f$ g% I9 S* E6 {4 J0 d
7.     printf("preparing header\n");
   5 n) T- z3 q4 y& [6 b
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # X& ?3 m9 j+ k5 J8 P
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
     x5 p" `' X/ o- a0 J+ G
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    7 I. x  \- j# R1 Q1 t: v( q( m: L
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; I, {/ a' k6 h0 }- k
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      X. K4 v7 @8 b: ?$ j
15.     {
    
16.         free(frame);
    # @# e8 ^( n0 c. H! Q
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" \
   ) @1 I5 b5 c8 }" u7 a" U3 d
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * e  J& i* ]! |. z! ^/ r
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 f, o  h) K; x8 P+ G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 T, a* z/ u3 y8 I( R3 K; ]
10.             break;
    $ h6 ]  a0 e$ P5 u: z
11.         printf("sending boundary\n");
    $ P; m/ @2 N% K# [. `1 y
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。

. _; Z# `6 x3 o

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
3 P8 x$ ^; ^1 f0 b2 \, D8 Y

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   3 l/ f- u9 B: T/ G) v
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   7 v& t% F9 w0 y/ O9 N# n
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 b$ F: [6 w4 P1 E5 i+ l* z
7.         return -1;
   ' m. ?" i: y+ v! W6 ]9 B
8.     }
   # w9 ?) D6 L6 V+ R4 ^/ t
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " U" z  h; ^  H
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! d" L& p& V* E" m
13.     return 0;
    $ Q' K5 y: P1 ?% ]" M4 n
14. }

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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：

9 v( O' c# X( U: `' K3 V# ^

1. while(fend > 0)
   
2. {
   " Q6 S( q: c) F! q, @5 C; S' y- c
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ; @4 w9 j9 v$ O3 R2 Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   7 @% S, k7 [3 V
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    7 F; Z9 ]* E; B$ N) _( `; [4 l
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)
    8 x9 N6 q& Y: A5 z9 c: x
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " U6 N' ^3 e/ Q& u1 [4 v3 M) m9 o* K
21. }
    : R. X- ?" r& q  y
22. else
    
23. {
    / ^- F( m) |) O
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! E% H0 k6 p+ C; }8 k, i* j
25. }
    
26. }

复制代码

7 M; F9 v3 R; S  V

- k1 U+ Z. k- g% D5 E3 ]) N
4 Y7 y8 z! i6 {- |* _2 z  F1 ciMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html