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

: E' D4 o& w  s$ z. x

# x* ], A% Z1 I

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
) F5 A) o6 ^$ G, k0 y+ Z4 F8 A' y0 x

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。

& r, N. i, p9 y7 \) _

) t- Y2 X3 m' n% C6 P

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。

  
  , Z; b. E; k2 F6 p/ @

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

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)
   ! W9 _. H4 c9 \3 n( \* @. t- @8 w
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 `" R/ z- m$ T8 U6 X9 O
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);
   # w5 y0 Y( Q; Q) K# A: h
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);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    . |+ i; g6 q8 [' l
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    % {7 p: }" Z5 [5 h* F& g3 m
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ; m2 G! I+ v. C7 Q+ g
31.     return 0;
    $ ~! P% a% m0 B
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 H' C& d9 Z; Q/ ~0 Z) {
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   . ^& A4 H& x" m2 \: f6 S% {" ?
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 i6 X3 U% i+ A6 ~7 x" p
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);
   6 m  ]" `! r/ `. \$ x
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 ?% u  O( S' C
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 ^1 F8 ]" c$ S+ J8 l) d
2. pthread_cond_t pct;
   3 Y/ t) f- c+ E! e* k9 x
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   2 x7 l# B+ k) L
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' P+ Y- W2 D* ]5 y8 M) }
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     j( C9 m3 \' ?1 G4 X3 z7 J
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ' q: s: R* j7 g+ p& T9 N
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
      n+ T" w, ~5 H) v
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    $ O" Y/ O5 N0 e: W1 m  M$ A. l/ Q% H
15.     }
    $ k# y9 ]* e. I, ]
16. ...
    - c# |# D7 _9 \' Z# I3 }
17. }

复制代码

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;">
   1 j) }3 i9 l( u3 h$ g6 X1 j
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" \
   4 _1 Q$ T4 l9 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" \
   : o0 F- {* S/ b! x" F5 a
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   $ O5 t7 g# E8 t+ @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; S: Z( `' j. `8 t8 _
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)
    
15.     {
    $ @8 v" P8 w) z$ e( Z
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" \
   8 x9 |2 w0 q. B7 {1 l* z5 i) e
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 r1 Y) J( [' u3 g
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 z0 B% N6 E4 Y' c% q
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。

1 e9 w1 L! R5 _/ P# ^  {

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)
   0 O  K: B9 q+ r2 X  D6 d+ C
2. {
   ) ]" l) f, d6 h: Q  v9 M
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : D0 S4 q0 L" X0 i( P8 ]4 V% c
4.     if(*socket_found == (~0))
   9 }  r' c% H* y" _' q
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . v) O/ D  w% c
7.         return -1;
   8 G; E& C( X, ~3 F+ T6 B) E
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 r& N. J2 L# G% b. E
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( F  e) \6 q& r4 X1 L# |% r
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & a; L% Y& K! o8 x  Q2 M
13.     return 0;
    : _+ I9 C/ p% M+ k* u4 D
14. }

复制代码

8 R6 }, t" S5 h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：

+ ~2 w4 I$ m/ O1 F

1. while(fend > 0)
   
2. {
   4 z7 `( m2 W# d% n! a
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   % `8 D, h$ j5 l( _2 _% M8 l3 H% q2 G
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; E# D0 i, ~3 t0 m2 u5 ]
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ! g% o3 Y9 a+ Y) M2 L. X6 k
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   - A$ z7 L$ z# T9 B4 K( S1 H) e
9. }
     \4 O8 K7 `1 y0 _% e6 r
10. else
    
11. {
    . ]2 _0 q! m" k! q9 [7 b
12. picture.length = fend;
    7 z( G9 ?* x) z
13. picture.fin = 1;
    + `# b0 b; ^  h4 k7 k% _
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 B- P4 g+ H% [# r$ O% Q9 Z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; L5 N3 W3 q0 W/ H) X
20. return -1;
    6 _- e/ ]- ^7 h" Z
21. }
    
22. else
    4 q" Q+ Q2 @5 ^8 u1 J# c3 S% N
23. {
    . X5 y5 P: i" O
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - Y! C1 _) ?# z$ \3 h8 R; j
26. }

复制代码

7 ~, _( Q5 I& p7 ~7 l  S" t3 e" `

( R: q- O, S% h0 Z' S4 @  k- }
: ^" k3 R/ U& K. m* J" KiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html