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

6 o. D. x3 j1 A+ B

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

' |( Z/ {4 c/ j5 T( m( H; _/ |

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。

( c/ a4 b. v' s  v" v' j

- e5 P1 |7 ~- V

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。

  
  ) o# L" W- G3 O0 W6 o

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。

. P! k/ c0 C: Q' Z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. {
   4 S1 l2 P! b& T: X2 J% b
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   : f; b' e" B- Q* T/ M* w) }
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 z4 C) C1 k3 h8 I0 B( m8 Z7 M
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   5 B. X  m6 e2 p; q0 x) Y
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : N: h/ f) J% s. h
11.         {
    * B- P) H7 k, i' _' d8 V
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 v# Q! [) q- N
13.             return -1;
    & P! D  h6 h  x  p
14.         }
    1 _. Z" ?* v# C& Y$ T
15.     int on = 1;
    8 L- F2 j) x! s, ]6 [; @, X/ R; n, U- p
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    0 V2 m0 w2 R3 k1 i, t1 _9 ^: m  h$ h
18.         printf("setsockopt error\n");
    / J, M; R$ S- _( W/ Y& a
19.     }
    ! c# T% L( T  N4 A
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    2 B) L( Y; T% `& W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 B, G$ X! e* h
24.             return -1;
    
25.     }
    ) V  Z: L# a8 \) e
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 M" r4 A# @) q0 _& R7 I
27.     {
    2 U( v9 f9 F$ }9 x
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    0 \# O# x  j& t9 ^1 q6 [% |
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);
   4 K9 F3 I2 f; G" u
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & x) b+ f8 u( t' Z" ~; T
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   # |. [# G! y2 ]9 J9 I" Z, k
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : ^+ ~: w: W( ?: A1 s8 V
11. }
    
12. 。。。
    " Z' u. `! J2 A+ @: S1 ]2 ?7 }% i
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);
   8 |- q0 G1 e- j2 Y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ' R6 d0 @5 K* p  h& z" W' H
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 s8 p& w$ @/ K: h' r
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) x$ X; g$ l  t# R% H" {6 p4 a; 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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   3 y1 q& \2 o8 [9 Z7 r
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 q% X! v! P( @9 r4 ^7 k
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     o( _6 k* m# @- y! Y, i: p) _
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    + s) B- g5 Y( H
11.     while(1)
    # ^; I6 V" s0 p+ r6 {& u
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( x5 A9 ?, v( ^8 A1 r$ V( {# \* ^
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    & `% Z' N- w" S
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" \
     z+ F& _% r! _. Q
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   0 k& N! `0 V& @+ R
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" \
   6 m' ]% D6 Y, F! X* x& q. K
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % f$ [8 r" O1 F- j
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" \
    8 U/ c+ d; ]% o% x: G' f
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    % i0 h  W1 S# o  j, c" o$ S
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & r/ g3 [. F' j  G5 m" \: [& T3 I
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" \
   & r/ H5 g8 ~% z  V
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 g$ z, C. c; E; q% t6 U
8.         printf("sending frame\n");
   . O4 h7 c$ o7 ~; X9 r% |
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    & }4 D, y3 w# t$ s) o3 q. s. Z
11.         printf("sending boundary\n");
    9 H, G3 D" p8 U( s% P4 L' R
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / B. e4 A+ x; U% c
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / t$ G; g2 K  c7 }9 `& A
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。

: J7 G$ R0 R' G0 g

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ k! S  @8 _2 R5 j

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   / f% {% X) j8 f
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 @8 W& D! U! C: r
7.         return -1;
   
8.     }
   ; {! X) Y: Q7 I
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 c( Q+ K$ h, H0 Y; e( g9 n5 h2 S
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 B% `+ l( _: h( v! V
13.     return 0;
    . @0 [8 {8 x% F& s7 C7 `! t9 m
14. }

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1 h9 e" i) B! N8 K
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：
* n8 p" T( j1 \- N1 u3 E

4 k& C  e, w. [8 c# R0 O8 a4 R

1. while(fend > 0)
   , B4 R) {' o% ^$ b1 f
2. {
   0 x$ N. ?& C9 _) f
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 G( x- p- T1 v/ a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 K( |0 A. y4 ?6 p$ X! P% R
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' Y; z- n' w& g: q9 d2 d* B2 O
6. {
   7 u2 r$ y% e: E* r" ^$ q) h# P
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( y1 n, K" V: x3 O. r7 N% E2 P
8. picture.fin = 0;
   4 _) z5 k% b; V, Z3 {' x5 U
9. }
   
10. else
    # e: f, d& R9 |9 Q. g; f% A
11. {
    
12. picture.length = fend;
    " K% {, t* U! n+ P/ J
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    , H; Y* R, F' c! c
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 z, k  k: O9 R+ ~
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # c) O) {* x. V
20. return -1;
    
21. }
    # i9 l( ~$ T6 p8 b: y7 |' d3 z& Y5 ^
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

* W! [" X4 s8 u/ V. h2 r

% ?2 Z+ ~0 T8 e; ]) l1 y/ miMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html