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

# G# H. M$ @2 r+ b: u

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
! f$ T+ L, s7 t5 U
/ I  T5 M4 j( R$ N( R

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。

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

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)
   - W$ O! |1 _0 t0 D* a1 P
2. {
   1 X. h6 T0 G8 i; x; j! b2 r5 o
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 {( E6 P9 I( }2 A3 T4 |: k: m
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 {$ ^- W9 j( Z3 x7 C# k
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " U  {- Z6 `, l3 d  @+ x6 ]" H
9.     int ret;
   # H2 U& _' z$ w; U  i
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;
    # T' S8 N3 k& d( b0 G' [
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ! i; M3 C2 V6 ^7 g
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    " C, X/ u, `$ K! L  ~2 z. s( e% Z6 N
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; }7 Q  z9 Q4 I: Q; @
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    2 |: {! f; G9 y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , s+ L# o- y5 e& c$ n5 I" n
24.             return -1;
    
25.     }
    7 U, C; B% `4 G8 w% @  r- a# O
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 f/ d! _% H6 {" T' L+ W
27.     {
    - i1 o5 m6 a1 t, [* @
28.             printf("Listen failed!\n");
    / b! m/ r+ ^4 [/ ~% Y# V  J
29.             return -1;
    * K" L; M! S- Z" P3 w
30.     }
    0 Q  {, m8 O5 N& C7 G6 V% b
31.     return 0;
    
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);
   ; B6 \( O: s& f" ?& ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   . D2 C5 l0 {4 R" R6 q; \
6. {
   3 S$ p8 r* b) e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ; C. W3 p& d$ Z+ ?4 ^' a. w3 u
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - G9 @0 }2 w5 o' c1 F; n3 R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    $ N  b& ]" S* l) Z! H
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);
   9 _! q8 J  {. R* {: L
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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 u/ p! Z& d
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   " F8 q. e, |' u( J& N" }2 E) J6 d
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; g0 ]7 B! m# s' p5 C6 e
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 w2 @8 d) z- m8 B+ g
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);
   ; t! T1 L( U( L4 X! j
10. ...
    
11.     while(1)
    ) }5 z" s9 C4 m* \, J+ T
12.     {
    7 N' b" ]# A, o6 w% l3 E
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " M' K& {/ [2 R, q. W3 U' d
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;">
   
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" \
   ( N6 m" y4 K' [3 ]0 I  N
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * O7 s& `* D9 O. }4 p
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 \
    : G0 ^) c, W6 X, U
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . a1 }$ P6 o% }  r! p
12.             "\r\n" \
    4 g4 t) h% v5 u1 f* \
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 A6 z3 z. ?% c0 o/ z, x3 u
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    4 L* Y) c# I2 t- I4 _7 Z  X
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" \
   0 a4 w' V0 A# C. q0 P1 a( I
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");
   2 S; D0 E+ Y, q: k
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 n, O2 u* @) |# V
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 F) O. r; a! H+ C7 Q: Q9 d* c
10.             break;
    $ d5 K8 E; A( N( m
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 O9 W; A/ ^' `0 y; D7 l+ o
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / }, o& }, F& Q/ K2 |+ O! e' |' R
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。

6 X% D# `# N  ]) U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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   5 I* F9 h/ D' g$ @: z6 `. q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 j6 e/ H. T% K# g+ M! Q
7.         return -1;
   % g9 ^+ w8 L" Q1 I! g
8.     }
   7 Y8 g8 h) i3 F7 @) j7 K
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) h7 L/ d: p8 H. S& X; v
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;
    ) a( O& y, q. D8 k4 F2 m7 t: G
14. }

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2 _- L- `! v& b
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：

; `0 _7 @* O& N( S# L, H, L% p* [; Q
, s# w  W4 d$ w* r1 f6 m$ E

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! L& `2 {* L5 t6 B
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ; |8 o* S# I* ~3 Z2 D% f
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    7 n) O. y, e9 z: F, X* r
11. {
    & E2 _1 V: E! q) B
12. picture.length = fend;
    * n' B- |8 C3 x1 @9 z( k. N9 H# Y
13. picture.fin = 1;
    + D# ]5 B1 h5 u# o5 Z( [
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 k) }6 X8 P+ `/ j/ x8 g: ]
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");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 [6 B7 t1 T5 L) d) }$ ^! {
25. }
    
26. }

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' j6 f, v, N, }" R" N" @/ n

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