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

: C: B2 P1 a4 \3 o% d: p2 ?0 Y

2 V6 C& d7 `. l3 H

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。

* E, t3 u$ s, A$ A

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。

  
  , \( b, }; L$ v$ w) s

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) a+ L( |" f/ q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & ^9 j3 a# X5 g5 n& d. b9 R1 i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   # e9 u  p( C7 F( G; x( i$ y
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.         }
    4 Y1 O" @. [) s6 k2 c3 _2 X( L
15.     int on = 1;
    3 a* g, H) d6 Q. g2 i
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 D! s! U: s/ z9 K7 S2 N( [  S5 K
17.     {
    ) f+ ?9 ~9 E6 K$ z
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 l. R7 C, ]' t& y. ~4 O0 }
19.     }
    6 {! K6 q' b7 d8 ~  N) y4 D7 l  ~
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      ?) p8 c( O% p
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 D, g3 x- ]% n5 }, w# G8 y8 T
24.             return -1;
    ; ^: D# U; x) d5 `$ V
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 D% {3 L6 e0 {; s' W/ m0 X
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 W  ^! i1 H! X0 a: t8 H: t: D
29.             return -1;
    9 j; k: P" v6 I3 m7 ?
30.     }
    ) `- ~, T5 S0 r, v
31.     return 0;
    " D5 |9 L. @4 O# Y" ~4 D
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)
   $ v" C7 W- h  q5 U5 F, E$ A3 |" }
3. {
   
4. 。。。
   ! v* L$ T$ V- f: H4 g5 R
5. while(1)
   : b2 }% c) x/ D) a
6. {
   2 o) i$ m5 [0 W1 \
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : V- b4 S1 s- G# Z( F
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) L/ D+ A+ w% C
9.     。。。
   4 q# G  a* s; S" ^' r5 A" X- C5 H! G
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 ^; v2 q0 M3 A* P! E1 N9 v
11. }
    - z7 K+ l6 X# Q& A( P
12. 。。。
    " l+ ^& q5 f7 x
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' c# I  G! i6 r# Q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     @. u. k" o9 P4 G- u4 D. W2 N
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;
   & t' ~- K2 d, W1 E& T* Q5 X
2. pthread_cond_t pct;
   # `5 ]  |5 y, I
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ W# U0 M. ]3 @' ?; t
5. ...
   6 a$ ]0 j" A0 z3 J8 O, Y/ Q& o# V
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   / f( p2 A" b8 X/ b
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)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    0 E* z1 J" f" C5 k1 n; L) N% c7 a
15.     }
    & q9 e) z' p. J8 q8 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;">
   % g$ n! L$ O* n" S' z) x; V
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" \
   $ n( F! K4 K" o* ^
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" \
   " l# n4 Y$ m' d2 Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
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 \
    
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.     {
    " F* y+ @/ S8 a' h) s
16.         free(frame);
    0 n% ^, J- _6 e: y1 p! _) O
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" \
   ' Y  b# f) u0 l4 Z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   3 a  r% l; l$ b2 X6 w8 I5 g, E0 ^
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 z6 C' ^2 a  O, V6 n0 W0 ^5 F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) A) S/ a9 R, v; c# w2 b
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ' |, D& ^4 g6 ~2 J% k2 w
7.             break;
   + z0 ?/ K9 S  I& l
8.         printf("sending frame\n");
   ! M& a+ Y- `" g% T7 }; n
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ' j6 y- a0 l- Q  J1 c( T
10.             break;
    ! h  E# ^7 d; C5 g* R# F+ C% A
11.         printf("sending boundary\n");
    + p  J+ L. a2 r1 u1 f& @2 |( h
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( E! ]7 F! [# ]/ g' 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>

复制代码

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。

5 o1 [1 _# Q0 @' G8 o8 r

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# U  ]! l, w3 ]) A8 x% {

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 w' r; e7 F6 x* b- ?
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 z; E9 \, J& b: Q
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % }" r! |6 O0 o* o# F( p% A  q0 \
7.         return -1;
   ! |4 I1 Q. o' [/ R% D- V
8.     }
   6 X- F- y4 i- t* X7 l& B. l" y5 i
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) w# }5 o  b( a7 ^6 j0 x8 w) t
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # W) m9 R3 k( E+ q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    , X; E9 I" v0 k
14. }

复制代码

% y1 C+ X6 l2 g$ a* L
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)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; k" U) U% }: U0 f7 a0 H! Z0 K
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   0 `, B% }; ~9 s4 n0 y* v3 g
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    . C- E- N" I, q1 V8 T
18. {
    $ c" x# W2 Q1 b+ l! |# E# U8 X/ ^+ k
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; f  j7 X/ L# T  [8 \  Z
25. }
    
26. }

复制代码

: p0 k, H) o+ @4 R3 |4 A" x: _
+ W5 [5 }: j0 r

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