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

3 Y; V/ U( L; c9 `

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
6 \6 J" v* E1 d0 B, Y' t* b% O

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。

; h2 u7 }" i# ~0 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。

  
  

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。

( k8 j; v1 Q( H4 O4 \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 p8 E7 `' m& J3 i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 e+ J- K& T" M4 M8 K9 J5 D, r! g
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 ?2 s1 u7 v: _( ~. d* V: P; t
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    8 Z# N" B% c* U; m
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " `9 c7 k; ]; t% _  N
13.             return -1;
    
14.         }
    1 i/ y; U. G" Q  A9 K9 s
15.     int on = 1;
    1 i$ @$ X9 T5 G+ a
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    * Y3 W& M0 b2 ^/ c5 g( H7 a, y% a
17.     {
    4 L3 R+ y$ D% p; u
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    : Z: `$ b: J. Y: ]6 C
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ h5 ?& v% l$ q
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      N+ ]7 O5 D: P0 d" ]
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % I& k) G: ^6 a- r" F0 n
24.             return -1;
    - M" V' G0 L" T1 f, u: C
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 }2 |$ j/ Y6 S  t
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; e4 C: W) \4 X2 _  R
29.             return -1;
    3 |4 @& U$ b2 L4 h0 r. |; x! e, b! m( S
30.     }
    2 _; l) d5 Q& M$ X2 j! T) h
31.     return 0;
    ! K& L) Z. n/ k
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)
   4 r6 c: }1 X- R2 |/ x. f
3. {
   , B: ?4 @& V/ R! ?  l1 ?* V4 v' U
4. 。。。
   
5. while(1)
   
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);
    ( u3 r' g6 }( |0 \4 \
11. }
    0 q" R0 r+ E" J; _* Q. W, p& w5 |
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   . S" f' Z- I: W% I
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / r4 m  g: e7 k6 H6 e! R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   & U4 ^- U3 k! w' D+ u3 d
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * H) F! W& u: ~  q
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;
   , M/ @% K9 S+ I2 W2 L
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 N; r/ j+ J* y2 V, K
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   - o" ]( @+ Z" y5 w$ w2 `
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);
   ; N1 H3 \4 P2 |$ e
10. ...
    : H6 i& P) E5 X
11.     while(1)
    ' S; L1 D  Y6 O% t$ a2 T
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
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;">
   ) M  A5 K8 {9 k3 o" e
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" \
   : z. P) Y& f2 e8 c
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" \
   ) N' f. k+ M. a$ _: Z% j
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    $ w8 a6 ?& x2 f/ }6 n: X7 E* I* m
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : ^1 q( J0 O! `$ ?' ^
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    0 j4 d0 S+ `, A7 ^  U
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" \
   ' i1 U2 `5 `3 J) I
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 b8 x8 q- J0 G6 }$ K
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;
   7 H% S; S5 c2 S3 t
8.         printf("sending frame\n");
   ' w8 E. {3 ~5 ?5 F, W# v/ x
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 e$ Y8 o7 |0 |: t, @6 Q! ^1 [" v
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - m$ Z3 p+ Q0 B6 |$ T4 w5 v7 K
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。

' l# V) k  g# T2 S& A

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
  S# E. R3 t+ Z( u* F4 G

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.     {
   3 P: @1 l3 X3 Q/ M/ \8 v: I' u# y5 l
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   6 s, [8 O. ]8 S2 N  |+ @& H! V
8.     }
     j! p" i" i/ N  \
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 H1 A9 M* V8 `, R! m2 G6 ^+ x) v
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    6 W' ^2 p) o& O) f9 L) \
14. }

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1 S  j7 K  W" L, |6 w- Q
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 s; Q  R) b6 I5 F/ E7 R  ?5 C

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # H; T& [6 U7 n  t
6. {
   3 a3 y2 t* h2 Q7 r6 ^1 `6 y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   : |4 W3 b4 ?+ d' K4 y" u" H) i
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    # S( G* h5 x* V, M+ j
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ T9 V" X4 b; w7 H7 p2 t4 l! \7 W
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 d0 u& a2 }+ f
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - N& n5 [) x) c6 c
25. }
    
26. }

复制代码

: b6 W, ?  b8 Z+ H4 v
( F( j5 {0 ~" k6 G

4 P' f- I) O0 ^1 L( Q6 Z. M) S
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html