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

, F0 Q6 C. @/ f8 k
/ H1 @$ P2 A2 U+ u1 [

0 Q3 B; ]: {' X: p5 }: L

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
; m4 ?+ o) G! p/ n5 c6 n

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。

! c- t8 {3 H4 \$ ?, v5 w- l

' |. l1 K8 A+ y% t4 N: 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。

  
  

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。

' v, f, C6 ~- r7 u一、HTTP网页服务器
0 c/ O# S7 Q; P% ]5 j0 O! f5 b1 ]  ?: H

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;
   8 L' j3 k: u0 ?. l2 r
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   1 E; i4 G; ~1 `& C2 Z, P$ l( W
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 X7 v$ i. ~$ y1 S; n: P
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.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' B. E" D$ N1 s" @
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) N* x8 u( q9 Q3 C$ E- S( p
17.     {
    % j0 f: i$ Y+ {
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " |1 B0 p3 w- J# f0 v
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    * I4 I& X8 C2 L" c
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    5 q5 {/ `7 A  J" Y* U) }% |; o
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' v( t$ m* i/ F- T: D' d
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ) C7 z  d. X) _
30.     }
    ) `+ k4 n& [2 Z2 ]* M4 c7 i
31.     return 0;
    4 I9 E8 b/ U: j( }( l5 F
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)
   4 [( m9 D; U1 E0 S5 K. H- Q9 P
3. {
   9 ?: m" N% ]+ J3 M$ f, |  H' v
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 {- p1 X0 B- Q5 D2 ~
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 r! p# u. m% _: o& ~# x% ~
11. }
    $ S* x6 }5 H4 u" |  ]
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);
   . p3 [; F; Z: B4 Z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : S0 m' p6 E; M8 t4 ]
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   - s: b4 s6 v3 {& T8 P
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 A. K5 ~4 w% X; \. q) `
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;
   : y4 W4 ?5 |# L! O1 k7 m
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   8 }" b3 `7 m: t0 O6 p' G
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);
   ) Z2 t3 U( @% k4 W4 `/ N$ H6 s: e- T
10. ...
    
11.     while(1)
    6 c4 I, C( X& A$ c8 O/ Y# e
12.     {
    : O; N, N3 q( Y+ c5 ~# u3 u
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ }4 J2 N+ {0 @
14. ...
    2 a, b2 G0 f1 _5 k! l& A
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;">
   4 S; v3 j' \2 q! _; T2 J8 S$ ~) x
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" \
   ; B: C9 [" M2 M' ~& D6 w- W
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   : W% G( j4 P( b0 P5 H) f
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   : i7 w8 d' e6 y3 }4 o2 C! i
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
     a; Z7 O4 I  X0 u- s
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , C# H/ c6 e! v- k9 X. H
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    " v# I) R% S# ?' J8 V* j1 ]
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . a: n" X7 o' h& t7 ]% \8 c8 [
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' v8 p8 E) {* l' ?5 X0 k% q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - U8 O& B) E3 Q$ Z& k
15.     {
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / r$ z8 G9 L8 e6 |0 w. N& _
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)
   9 w  K) c8 A7 u1 D$ Y
7.             break;
   * ?% l  }% u# a8 b! _+ v3 y
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    4 J- `. k2 }$ O. p6 o1 a: P' E) B
11.         printf("sending boundary\n");
    * }4 q6 X9 O% k3 z3 J. `
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 X, a% g( @/ I5 z$ K
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % s, l- u7 u# g" f: p" }: L
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。

+ v" Y, x1 b) F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)
   1 ~8 [$ h! c; h$ u5 E
2. {
   & v2 h4 {3 p* E; ~, g$ G+ _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - L9 L( y$ t/ t/ Z
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & r' R% p- c. C% S
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ( I+ T; i, H6 Y* Y9 P3 n8 j
8.     }
   % f' s: o' ^. E- a5 Z+ F
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 c# w2 V0 t* H8 ]8 ^0 J
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) T  R, j" I# H' ~" \7 z
13.     return 0;
    
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：
; m4 ]4 G- W% ^9 s( x3 b% b

1. while(fend > 0)
   
2. {
   5 G# p4 O: M6 Y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 [% k- ?- I. S% z2 M: [
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( N5 `8 e* J- w' O
6. {
   % Q# U7 i2 d9 Z( @3 i. D* R( q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   : x3 O3 m4 n/ u: e- b7 _
9. }
   
10. else
    . j2 u0 ?. G5 |' W- a# o7 ?2 l
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    , v4 k: ]1 }' ~/ E- [0 C
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 X6 f# C( z% J, n( Y2 E! M
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    , g2 F! k% l" x% i9 `/ f3 Z
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 f. V6 K/ v# v
20. return -1;
    : W8 y& }; p5 B6 u
21. }
    9 c8 g+ p+ K: k3 Y9 @) h8 p# I
22. else
    
23. {
    7 V# j/ o, |0 e; b
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * [$ P0 w8 S0 g$ F  u' N! Y2 K
25. }
    
26. }

复制代码

, P6 H6 {. ~1 v; q- M
+ j! Z: \7 X8 z) N

  K$ R/ j7 m4 J8 [, K; iiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html