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

: H" w8 q2 L3 V" B/ Q/ H

3 n. E- f; o, d6 r" [0 Q# y

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
" V1 m$ N# [0 A% `) N: i* r
; O: I6 m' U/ G0 c6 N* l( E

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。

" b! j3 a4 c0 P5 A! W4 ?

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。

  
  & K& W! f& L; R0 Q! j8 ^

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
- `1 [, z& x, X2 `3 L( }! [

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)
   ; X' t- L6 i& s5 H3 V8 s* Q* P4 `
2. {
   ' X/ B- Q, ?! k$ ^2 G( S
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 p0 z1 r( D# I' T( V) ]
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   6 u  ^. B7 Q3 |- C- n/ x1 Z
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ x) ~9 D* ~/ @$ W6 h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 L& b; q! |* Z& C! ~) s1 X3 t; l' I
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) F/ A0 b/ `7 R7 b+ j0 ~! N. d0 [
11.         {
    : {, ?% S- f. i: ?" F0 T  B
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    # v+ H, Z$ u1 Z, e; I1 Y8 a
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    : U& J7 H. l5 `/ k
18.         printf("setsockopt error\n");
    & _8 g4 ^$ L% W5 A3 t$ S
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    - c1 a' M+ s" e$ q7 O8 ]
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 ?: [% U7 e4 I" J
24.             return -1;
      z6 g( C: C5 H! [
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    & `$ |7 g3 v2 ~6 t7 C3 U4 g
30.     }
    
31.     return 0;
    2 L/ }4 W4 A8 E  T6 Q8 I
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)
   ! A( Z7 B* U0 X
3. {
   7 I- `) i* s* \$ |1 t
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 J) S2 Y* ~. \; u  c) }3 j" r% a
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    2 \$ m- d  k0 u2 D2 d4 [. B
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);
   / h: ^6 l4 \8 u: e$ ]) p
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( y8 g7 n- Z0 w2 b
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " _8 w) @6 F' n8 r$ M( @2 K
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   8 T0 M* o8 W9 F# W  H2 h' K! T7 i2 |
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . Z  S/ k3 R* a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) n9 b8 F# Z$ l, B0 D
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 n& @+ {1 ?( c( l
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ) q6 [% D9 t) C+ u
11.     while(1)
    
12.     {
    7 o! X1 F1 O  \6 c
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    2 A5 [& n" T- G  L8 v6 r
15.     }
    2 f/ j/ }( f9 l* r
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " y$ r: u% a2 j
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   % A6 K' R" R3 R6 V! D3 W5 P$ M* H
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    7 o, X" A7 B4 `4 r* O1 r
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + V9 k1 o  J- Z/ X( B/ l& W5 c
12.             "\r\n" \
    ( S  u  s0 I; h/ h
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # w/ O! c# J- G6 N2 ]
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( p% N2 N6 l( i$ s3 Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   6 o" U8 n) a! D6 v; g& x
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ g3 n- K8 |) y6 Q9 ]! g6 Z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : M6 f/ Y7 D% P
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 G  O8 }1 Z$ q% c3 ]: }1 i
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)
   
2. {
   + O4 k) Y  D) D2 D! C2 W! j$ `
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ( D% r0 K; G2 h1 B" i6 }
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   " ~, @4 \5 K. v" M# z: F' |, P
7.         return -1;
   
8.     }
   % }$ j- C1 h8 t, k! X0 T2 K: K
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % K, \6 F/ v  G$ ], ~6 z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

. b$ G' _4 w4 U
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：

+ n' M9 E& R* E7 Q* e7 e

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   + Y; A2 H! Q2 R& Y5 A1 g7 [! L/ O2 ?
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( h( B- }. A( `+ H# o
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , t# I. m* t( q1 `" X* A. e) `
8. picture.fin = 0;
   7 Y  ~2 N+ F, r5 I* a6 x- m6 _7 C
9. }
   ! V( S# g( e2 A9 g: Y) T" y' t
10. else
    5 j  c% z, v) T4 j
11. {
    
12. picture.length = fend;
    2 c+ Y: z# i( I
13. picture.fin = 1;
    ) @! {% V$ x: _/ A8 o/ Z
14. }
    # ^! x  T* z! }" D; T
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    2 u1 x  o' _8 a5 w. M0 P, W5 W4 k
18. {
    ( {( o$ J; e. ?: ~( Z2 [! b
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 l0 o  h  T( c* ^9 r
20. return -1;
    
21. }
    : R) T1 V- i/ n
22. else
    & t' x! K" ?% o2 f0 a- h, G- n
23. {
    / @" v, E3 _/ w
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 H4 f/ `8 j- H! S$ ~* t. k
25. }
    
26. }

复制代码

6 v1 p# |3 k( u
$ l; n1 I/ Z. ]  x7 E' Q6 d

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