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

" W9 N. l6 L4 U! c2 R
5 t+ W7 m$ |+ a% P

: e5 b( H7 M+ N4 Y# E

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。

4 ^6 _" `) A+ u- d" [, o; b

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。

一、HTTP网页服务器
; r8 Y7 m* C* z8 _: Q

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);
   
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);
   
9.     int ret;
   % f4 ^* x. G$ Q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! F; h* D  `6 s' n$ R' D
11.         {
    # s; w! O9 ^- i3 W- h
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)
    - u3 p. G, S( d1 N0 |1 F
17.     {
    # z6 R$ F( a) Y# i! W( v
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 ?: q5 s- w2 E' i
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    / P+ l; O; r3 ^+ `7 N' C
22.     {
    . \, e" ^. Q' U2 E
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : K# v  g0 b: y
24.             return -1;
    
25.     }
    9 c, o2 I% U% v/ D2 b% _; |, M
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 {8 R% K/ {* {& r
27.     {
    9 k, {+ S* U2 |$ U. I6 o
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! O1 B. e& K8 R! z7 o
29.             return -1;
    ! k) U: N# k) u2 K0 b
30.     }
    1 b& a0 X! R" [# E$ `+ {
31.     return 0;
    ' E5 R/ D0 o, H& m! M4 s6 ^
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. {
   & R; J9 U. y& [, b% a" h4 k7 C
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 x  r  J4 h9 B' _8 Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    9 r4 S' W; D$ A# K' L2 K! ?
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;
   1 x, i3 R2 o1 L" l/ E5 S! L. Z* x6 Y
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : T$ v7 {5 m) I
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   " g) h$ x' l" F* t
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;
     A& Q0 q2 J6 h2 h
2. pthread_cond_t pct;
   2 p- O& v& T% L# }' Z
3. int main(int argc, char* argv[])
   % f# }1 N+ b+ L/ n' v. ~0 j
4. {
   ; g2 G* q3 j4 K8 G5 a
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)
    & l" Y$ J0 M9 d5 b
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   & a5 }* J: G0 J/ ^6 a! A- p
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" \
   : _8 K6 T9 E$ _8 m% m" z0 @
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" \
   0 E: Z! g1 v6 a% I
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * W) n% y: Z" x6 \4 U0 C% ~5 ~
7.     printf("preparing header\n");
   8 O: X5 y9 Y7 Q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    , G" G: c/ R" ^7 Z6 F. |
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & B# A# t$ m5 t8 x& k" j
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' w9 K  Y* P0 K, \4 i, R! Z
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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" \
   , E- E: ^& p3 o+ j: j/ v0 V2 B7 ?
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ k* g7 ]$ `* M' X
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ! a- \  q* f! I; C5 t# J% `) D8 ?
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   3 j- {% S1 C1 u5 o' N
8.         printf("sending frame\n");
   2 `; }8 U" W! {$ E0 d, F' Q3 I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 q( N& t( }+ B- U; w
10.             break;
    3 Q9 \' I. G/ _3 I* {: [0 N0 m6 W
11.         printf("sending boundary\n");
    . e' P: {9 o% a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + {- E: y( u1 M8 m
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。

' g* z" n! ]2 @# [6 X6 \二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
% J5 d2 H- }* X  W/ I6 B

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   % z/ |2 o5 A; M" z( y# k- m
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   5 O5 B" U, f" o, G
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 V# D, U' ]; o2 B( A/ d
5.     {
   " f4 @/ P/ K: t# v  Y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   * V* s/ U& _6 V6 B' F9 @
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   # _5 m) g: ^- }- k$ }9 ^
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 g2 i" q) _6 u$ [% O
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / }2 {, D4 ~- V5 N7 c
13.     return 0;
    5 b5 P/ r. ~- N2 t+ L/ a9 ~7 l% ^" R
14. }

复制代码

* m! g7 x- Q& K! ]  s8 b! v
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：

1. while(fend > 0)
   4 Z, o  K4 k  E6 z
2. {
   - h' i+ a' ~  F, }1 R; J# P# e
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 I8 G+ q( \0 d: V
6. {
   0 A" f" Q7 {) k7 W9 @1 _- L/ B/ U
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   1 S' t2 X" S8 R7 |
9. }
   * E. @7 N- h* Y! {
10. else
    
11. {
    2 r0 ^) E' G; N2 \6 `  i3 L$ s. k; Z
12. picture.length = fend;
    * e$ ?: n9 l4 r) W  @( Y
13. picture.fin = 1;
    $ d  Y% t3 [' {, i7 p
14. }
    , k5 I8 J1 k; o) N
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / ?. u* i( ?. c+ {4 A
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ' N7 d" F, d7 B  m7 x; ^
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ( B& {) J4 l, l
22. else
    $ o; H, V* e% R( M  R# y6 S1 ?
23. {
    / Q) w/ c/ @) ~1 X" E) o
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + m; J- A; A0 n0 B" `% o& p
25. }
    
26. }

复制代码

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