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

; E1 q7 ]) e: u8 A0 b  |6 I

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
2 ?. X! s% z) @* c) P

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。

# B5 m" f) ?7 V+ F7 m6 @" E

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。

  
  8 p9 K3 T# W% |4 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
" W: Z, E$ P: b3 ~

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 n; \7 Y" _1 v& ~
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 K. c! E" }2 I6 c, X
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 \* q. _% X& O
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & i7 K6 Z) |; w3 O6 K  E
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; R* [( x0 d4 Y4 @; A* S! u
9.     int ret;
   , u9 q2 I) ?/ c4 `" c  H
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    / b* g/ `' G$ P% e7 T, x
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 o# h2 E+ B8 @, E4 S
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , `: O$ b& i6 u' d8 p: E* `2 B
17.     {
      O4 X4 [) w% F/ X8 F- W0 M
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    5 R- R. k3 {& x" X6 K
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 H- A) B8 R7 A0 j
27.     {
    : e+ L1 n+ f4 k, ]
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ) S, l, m& t: z+ N
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);
   1 C/ H0 ]. g4 E4 L
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   . J% [* l- w! E- F# x; o$ T7 \) b1 v
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ; k$ Z/ }$ B, d/ t) u8 G) ~
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 j6 R% D/ W# r
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    9 ^2 @! A1 I, A* @  f% L
12. 。。。
    
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);
   $ X- e. y* m8 W5 W7 Z9 }& k1 Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
     I$ o3 W! H/ V4 D- u- D1 p, C% n
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 y* }3 v8 p0 Z' X: w
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( B1 c: F! `0 k! i) {
2. pthread_cond_t pct;
   4 X0 @9 A( `1 W. o( Y
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 s0 P) w, ?4 _4 S, Y
4. {
     l2 l2 c: H  \0 g" g* `& u
5. ...
   - k4 \6 Y( n4 x
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , \8 r; m2 o9 t6 B) F, u7 L/ G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 F, G) e5 I/ D
10. ...
    : c2 J, f- J- h' _/ q. V9 y
11.     while(1)
    
12.     {
    * d: X* S5 L8 ]2 ?3 R* t+ f4 x$ ~
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 h( M# h5 f/ q
14. ...
    
15.     }
    % F: P- m  |+ M0 H# t& `+ F
16. ...
    $ s4 r0 j  c3 V0 E0 n7 k( Z4 K" y
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;">
   4 j, {/ c- ]3 s# U+ s
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" \
   , U8 Y4 U9 H) J  v# d$ M5 e" c
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   3 V8 N% _9 s( ?
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"
   3 O9 G) B( l) o* e& }, C* z4 _; W
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 ?# _6 H  Y- N5 E
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 {) Y7 V# t0 O" e" z9 E
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & F$ [5 K, D- s; C
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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" \
   % P; j, h* H. p3 Q" K9 |
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / A7 @) P5 P+ w1 }. v  ~
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;
   + q% p3 w/ ^( P* \0 n  @1 T. E
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & Z+ u" M" L& V. E. E
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>

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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：
7 |5 d; z7 _3 D9 z! B

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 G- e2 a4 \) U) f# R, `
2. {
   0 B* I) E2 F% E4 ]+ H
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   7 t! H2 G. d* t9 b# O3 x5 X; r0 T
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! O. F( A8 R1 K) D. _
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( Q9 p: Y# S, L! G, q+ ?' j
13.     return 0;
    ( }, I' J: R- ?& H" V# d7 a5 s( l
14. }

复制代码

' l" v/ D) e- A; r4 Z. 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：
( M' w; M2 h) B/ ?9 }; f- b3 F/ N

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - K( p: t3 O6 h4 r$ b" K4 \- q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 L. C1 Z, i0 O4 k9 i7 ?* H
6. {
   % _/ K5 y- N$ d; ?7 E
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 r# \' A$ M. K1 p' i, V- S
9. }
   . Q. R( E+ ?5 I4 i+ q
10. else
    / q4 K+ s7 d5 ]6 ^6 Q' m- ~
11. {
    / n* D& E. Z  K& p) L5 T
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * L& `4 Y4 e4 o. S+ ?3 ]4 M0 N8 E
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    * i5 f8 ~1 e& S# W$ _' B2 _
18. {
    ) v* \. ?+ J- \' |8 P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / n- @2 Y- g3 G$ s- a. f1 @
20. return -1;
    
21. }
    & O8 }( N% b# O! x
22. else
    # e! B6 T( }7 y: h1 T5 [4 ~
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; K' K( h' P  f. k
25. }
    * k* W4 Z9 o8 z7 y
26. }

复制代码

2 o( X% ~8 I' G- ?

# ?: X; x8 J3 u+ N- V5 z3 ?
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html