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

. u0 J7 y# O% V0 M* [4 ]. d

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

, [" \, I# v/ O& \! u

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。

  
  3 A6 Q4 O. P0 @/ @

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。

; _& h3 _& w6 v5 S& H/ t2 B- y+ P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)
   7 E5 W. b1 {0 N- C$ }
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , h9 A( C% i. A7 N
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ! P6 f8 m) U& ?' d; H
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # e: N1 F7 g7 m6 m" I& J4 i4 V9 f  ~
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & @& p8 J$ T" T8 {
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : v' o& |/ Y3 D$ r) H
11.         {
    0 ^6 w# `9 d% y+ E5 U8 d, o
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ; w8 @* r0 S9 ^, ^
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    - f1 i% _# h3 {( a  g
22.     {
    / X) _8 N) \0 U% ~  H, }0 L
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    7 X  M+ I( l* n" l) i
25.     }
    : {' L6 ^* ^( m1 d, K
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    % r7 y# k/ W& p: i7 G; z
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   5 c; `+ q5 }3 s4 A
5. while(1)
   4 }7 \. c+ N$ s; [: c4 ?
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
      H  N: e, o$ e7 c' e  h5 H  \; f
12. 。。。
    ) ?. t  F# A3 ?5 C
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;
   . C, t/ b0 y' {$ W+ ^. [
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - b+ F7 c+ R  ?- E( f$ P
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
     H+ X0 z. a) s0 \9 B/ @
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + L3 @; A. `" i6 \, K5 n/ l
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;
   . J$ _8 w$ B* }' P- D0 o# f+ [% w
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ! L3 U. L' M! ^3 P
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) C! Z8 ?1 M& C( F
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)
    , i# R7 k7 p  e+ ]( z
12.     {
    - B4 n$ x9 ~( }
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 o) F2 N8 |% i* p) k7 Q
14. ...
    
15.     }
    + r' Q- i/ t: V
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" \
   2 H( _  m. O. ^3 H+ z4 g
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * D( {, V. b& K' {2 ^  u
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
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" \
   0 M1 r, B9 M+ M, ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; `* i0 A# t" w  k
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & u: Q7 e) S' p2 a8 D. G  x: H
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);
   ; ]3 f; c+ R# G5 ^  D5 o9 i
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( l  G1 f7 A" `5 L- P
7.             break;
   : ~0 T" q9 R% S1 c" W* a
8.         printf("sending frame\n");
   # Z& @& o3 O4 d- H. [8 K# w
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   3 K- |8 U% n; ?( W
10.             break;
    2 I4 V5 w9 X' P3 W+ O
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 Y7 d7 P- _# |/ j3 q* @
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 B5 G1 e; R3 `( C9 j3 M
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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   # N% V. N9 _6 V5 M; p! e. Z
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   0 |8 y+ o' |, J) ]0 S8 ]
8.     }
   6 x" o  Y) d6 ]3 `# c
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 U2 B( r# d: A  B$ T
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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0 }, i& q) z% z. ?  c& j* U: l0 m! 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：
4 C/ ]; U3 Y; c6 ~

- O" E" K( j8 d# C2 f& [

1. while(fend > 0)
   
2. {
   2 C' U  @: f2 S* c8 v' R* o% A
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + }4 e2 t, O7 x+ u. T; l1 v! ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   5 j" J! N0 m& p2 D* D
6. {
   - S( c0 q* U+ z0 U# k6 |* |: s
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! q* `2 z, }' j0 I: p
8. picture.fin = 0;
   6 y! }2 R( N  s
9. }
   
10. else
    ' r; ]- {' G/ i1 u6 R' w
11. {
    / u9 A! ^* H+ S% E( b' y
12. picture.length = fend;
    - F' u2 G6 }' `6 I
13. picture.fin = 1;
    % O2 B) z0 `* r1 T( N
14. }
    / @; J( d! R* F/ d) u- R3 e; H3 O( [
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)
    8 s% F- e' N( Z4 d- d% p3 c
18. {
    - p  K0 A  s- |7 |$ n" D- D# m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % x9 P' L1 v) p1 _
20. return -1;
    : ?/ f3 `) j" v! \
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 K. E% T$ a$ l$ Y. q
25. }
      B. U& |9 n9 k3 i
26. }

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. j1 J9 y+ T9 v& D' r% i! F

1 B' s9 S6 Z! v, P, h- g
7 m( S8 q' C* x1 SiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html