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

+ V7 {8 ?, c) `0 L  m2 c

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

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。

+ i4 |  `- T4 n) Z

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)
   
2. {
   # n7 P3 L) v- e1 f
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
     [; f( q% V9 L0 ~$ }* |# s
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.         }
      m/ h* B" G% \. g$ C1 H1 {
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    - _2 B, f' W  e* f
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ d) i5 K# q/ E# ]8 f' D
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 x, L% E8 d$ n8 Z
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    # q4 q) N# [1 E3 a- }: |3 o
30.     }
    8 I3 o! t# T+ k/ k# n5 J% p
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);
     ]: F, i5 x; J) `  _  B" x7 K1 e
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   6 V& D, m$ x4 x$ T1 F! R2 X- t4 M
5. while(1)
   & {/ Q/ X/ N' N! M7 `3 W1 D
6. {
   ' b* K% u' W4 N. L( }0 s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   9 n# G! F% D) O. T2 I; G6 k9 A4 I
9.     。。。
   2 q0 j1 K0 U$ p
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ o2 T: G* |; Y8 M: b) M8 w% v% [
11. }
    
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);
   6 i- e* s& p+ g' N  g: n2 w
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! x# w" b; z% L3 \# Q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . T0 t, }& @0 F8 A7 D) r$ X# Y/ l" ]1 Z
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 Z/ W; J. U% }
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;
   # p, [9 ^$ k3 g2 N! V
2. pthread_cond_t pct;
   2 I' d2 h2 Q, ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   & _. D0 j. g$ `1 R
4. {
   
5. ...
   
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    , f9 `, E( G9 Q. Y) r8 P& x
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 P1 j: b% C# `/ N
14. ...
    
15.     }
    ; V: w, ?7 Z; N. `" i% ?! F
16. ...
    1 N7 s9 R6 I! x: A6 c& ~
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   & d7 m. }1 r  J9 V. s2 ]
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   , _2 K% p9 C# N4 _( `
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   + V' }5 \9 l/ U3 W- f1 }
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) ^  a' l- G1 O$ T* r+ O* _2 s; w
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" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    9 E4 z/ H5 s- h. z1 H, v
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' i: @' C9 U3 s; b6 }
12.             "\r\n" \
    - I. |+ W8 `/ x* I7 l1 K
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      b9 O$ J! {5 X0 g$ g+ B
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ) I) j, q$ j( E/ P8 L7 L. o* r# p
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % B7 y! M* g5 O% \
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    8 O, v+ i/ y1 o; n
11.         printf("sending boundary\n");
    , j9 f  B- c& A3 z6 M2 q: |
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

, u4 I# {9 M: O; G二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' s* ]# |; l0 e6 M

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.     {
   + z, z0 l: Y# d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
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);
    + F6 H: D0 b, v) E6 z+ u2 ?
13.     return 0;
    
14. }

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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：
3 N( \4 a) H% k$ @7 G7 ^. E% ^

" y0 g$ _% V0 Z

1. while(fend > 0)
   ) L+ V$ C) N5 o! N
2. {
   : B( u& L! F1 y; D5 N/ T) s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & K) V4 L9 S; ?# y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ! u) N! m) e! k" I1 l% Z% n7 ~8 Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   + R- f6 K/ J8 p# }, t6 G6 s
9. }
   
10. else
    
11. {
    # \! R; I! e4 }8 q; R( D9 I
12. picture.length = fend;
    / n9 I/ D# i, H  w, \: Y* L" d: {6 c2 ~
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    2 p  Q' d, L. J7 h* u
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 Z2 ~; d9 _. p
20. return -1;
    
21. }
    ( j( k* G) E# n8 f* Q
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    3 F, s( w  p! i* y+ ^- l$ B9 N
26. }

复制代码

9 ^% ^* @( k* F$ r% x

+ a) ^3 F5 P- z3 a  ^
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html