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

1 M. ]- G. k% X$ H  f5 x

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
! J/ P* _+ i  m

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。

* s. k; J' S; `' i

: e& G3 u5 x; [* h$ Q

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。

  
  # b7 v8 c3 u9 y- Y6 W

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。

" S0 r7 F4 f, Z4 y# ^% v一、HTTP网页服务器
! }* ?% D' N8 _  x$ d2 [) O( X

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - y  J/ ]2 S' d7 w, F+ v! J6 ^
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 B. X5 B; P. Y1 e4 R% `* I, {
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 X( d8 o6 M: H+ M/ b
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    # _3 p: Y# M4 R  K" g. ~
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ) U3 v% U( X* w% Q. G) h" S
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 u6 S# s9 L2 O1 e
17.     {
    , P. t5 D3 T' h7 W, G% A7 D! [
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ! S; Z+ ~4 f; z9 l. @6 L- p" [
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    - i# [) l" E9 a0 F  [
24.             return -1;
    ( d- ~; ~7 C4 j, }1 w& J3 f5 E
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    / V: _" @5 d7 u. Z3 ~$ m4 P
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    - n" H3 a* X  s
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)
   1 ~( R' V1 g% b
3. {
   
4. 。。。
   : O0 X! ~, |& f" G7 N
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   # w# F  f# g3 K. y( Y1 R& W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " s& [7 Y* p9 g  ]1 v4 Y
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - c( x& K6 I( x, w! {, y$ \- P
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;
   0 i' v  Z% D" s4 L! G$ ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   7 g: B0 X/ e+ h; m  Y
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    0 J5 C* K% U2 I. B4 E
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    * }8 ]* S& c  U2 _" T* F: x, V
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" \
   : r* M% U+ u) F8 v5 C
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ' T7 b% E/ S' M) {) {
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"
   1 P$ Q+ M" R( G9 l& k7 y
7.     printf("preparing header\n");
   / ]" m% v8 _; j  d9 w7 X  E
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" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( H0 T; P: y  I7 r' K8 W
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      F7 {, a, v# j4 ^  a
16.         free(frame);
    1 j- H( ?/ A$ S# ^, y
17.         return;
    * K  x' u' b7 q4 q
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" \
   + v7 m+ t! k7 M1 S  k3 J2 Z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   9 p% `) v) f2 ?6 f5 [: `) ^
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   # P5 V! p( D: Z3 K3 _$ e
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) f& a- }$ C" k  k: [
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * a8 A* [1 C9 d. Q
7.             break;
     x: x, n5 q8 i! m/ w7 C
8.         printf("sending frame\n");
   4 v$ p+ Z1 a2 E# j& ]
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' i% \7 x3 f7 L( x% N3 ~
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' D1 r' Q7 Q& a% @9 E2 D$ t2 `: D9 W
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。

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)
   8 ~" t. |) |1 e8 G) F: @$ u
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   7 c9 O+ h- |9 |" k+ m8 Z
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + F/ o: ]* F* f. U7 t- ]8 S
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 S5 a8 X3 V- k6 h
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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5 r9 F; k  A, c  `. |
  N) W! }- @! h' D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：
. X& a& B0 |' g6 o& f: p. ]/ B
# K) {. q- B# z1 G

1. while(fend > 0)
   ; P8 |! o8 ~# W9 O! b& U1 M8 d
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( ~# |" R) L4 E* z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   , W% ]9 H+ N( s2 e& `
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 u' R, S7 S0 b5 G
9. }
   
10. else
    
11. {
    : k3 t2 r9 M2 S' L- h. H2 }
12. picture.length = fend;
    " q+ z) h- Y" L- E9 K; _, F
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);
    % _$ Z/ `8 j. c" @8 b8 _4 b' y
17. if(sendbytes == -1)
    $ n, t. |$ I; Y+ L) y! s
18. {
    $ y; t: ^! y. r  z- _/ s, M8 X
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    # J( P0 c# j; P. M5 Y! q+ X
21. }
    0 b+ l2 A8 ]9 M% z: y8 c- d/ _
22. else
    5 b8 Q  l/ x' d
23. {
    ( S! W% w- w2 e% G& P8 G
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ) |8 o$ k7 b1 W: l& z
26. }

复制代码

! v! e2 e4 x! f8 aiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html