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

& F; j: D4 \. Q' 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
9 q3 }4 Y$ {$ H' Y4 G: t
/ n( }- g2 u" [+ i. D0 y0 p

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。

0 v% m' L( u3 W" q! N; p

; O, E4 T- q8 r1 r! O. O

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。

. Y7 H5 E- S& l- H. q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)
   / ^" s6 c) c- G- Z9 m; ]3 p& D! C
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) f- s8 X. Z9 f
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   : U" R. J  z' g) J# J2 B' Y. ?; B5 s
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 o: M# |; Y/ n; x' `
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);
    
13.             return -1;
    $ G$ n( \3 n/ x. D  Y
14.         }
    , H2 A  l8 H: b0 L3 ]+ G5 y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      {6 n* }6 n4 Z5 ~3 M: l
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    7 L) A: L# o) R
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + `, [" D+ I$ d. }& ~- G
24.             return -1;
    5 p0 n2 r% A8 R( k& U% X
25.     }
    ; U9 Z& s% d2 z7 R( b" c
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ! x  k+ a0 x- B' L+ y' h" @
28.             printf("Listen failed!\n");
    , y" ^0 _& x5 M1 O
29.             return -1;
    7 q+ |2 R5 a6 y
30.     }
    ! L2 y, t# Y! I+ a* D
31.     return 0;
    5 X, S! V# B9 i1 l/ L! l
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)
   
3. {
   # ~# ^" t$ `' U4 f5 _8 x" {2 G
4. 。。。
   , [% z# E( k7 t+ O  p% q
5. while(1)
   
6. {
   6 {: y  ]! i; Z7 G: P% x. x. Y
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    % l) S1 \% x; B3 i# ^! w1 l; ]3 A* q
11. }
    ( f4 u7 Y; Q8 m, ^) G) P; \
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);
   / Z, |3 j4 n3 @0 F  k) Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   , v# M4 d: j" T( @+ l# D. [! Z
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 O  t6 S! E( N5 n  P
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   2 v/ z" u+ [7 Z& E1 C
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! U9 L+ ~- o# {# |, G
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 G# {2 m: |7 J! Y
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 U7 E  c- u' }( f; d* z
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   0 S5 E- s0 s( Q" N
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ' x2 ]- @( L4 q/ u5 `4 A
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : }8 W  ~7 s0 O1 {1 Q9 U9 @: _
14. ...
    
15.     }
    ) P+ M  k, e: z0 R' E; [
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" \
   , u  e4 o, n/ D' }" T- L
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! E' J  t, h# |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . w+ y7 k1 k" w, n4 [* O" [5 j3 a. @% c
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    $ _8 B, {  k. S( [9 O- X9 M
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)
    3 |2 f% C8 }" D4 `3 y( O$ t
15.     {
    : M# M2 \9 `7 m$ y7 `
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ! n+ S1 T' m5 Y# I' h7 ^
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" \
   : i* O- r2 A9 \* ?/ r
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * v1 C% Q/ j& s# b; O! i+ Q" i
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   1 I% j! s  a. b; y! g0 }& R
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 j" ~( ~" _4 E( Q: N
7.             break;
   ; o8 R1 ]; Q3 T  p* b% T
8.         printf("sending frame\n");
   # k4 ~1 v; W) S: n
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; c/ F* \$ x9 p7 A, ^8 t8 J2 i
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! y$ \& f. ^/ @1 y
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)
   0 b* z- w4 O/ _8 l8 K# u- p% |
2. {
   : l' u$ j! E! K* S. _! x" u* q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : A, S6 V  F. N- h* P
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 m$ ?( P2 s6 n0 N  a3 y
5.     {
   ' k+ `- l' F2 S
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 K3 z) A2 ]& ]. T+ d
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 M) @4 u. j9 N4 N- J( I$ `
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 i& I$ U4 t, S; s' B8 L& q/ ~
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
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：
& O( S7 w! ~# z2 B3 j- M9 W. _

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - h# G" q  p# I! L
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ [; ~$ {" V. t) z/ W# a
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 h% q! ]7 s, {
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( C& ?( T/ h2 p0 d+ H3 s: ?1 C
14. }
    - x/ g  W, P( R7 Z! p- K6 R/ |# m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    , d$ h& }& _. N& _5 ]$ v
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 j3 z* I! U- a0 q/ v& P4 H
17. if(sendbytes == -1)
    $ Z/ u% w9 w" N- F. c
18. {
    9 ]+ Q$ O% @! B$ u! g
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    , Q5 e/ E& \# @2 p/ ]
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    . K1 b1 H: W1 e0 ]
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

6 f! q3 M7 d( k

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html