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

% S$ W# F4 L3 J2 n

% |* z& ?  y7 |

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
; r" a% i& Q* U, i: Q# n, @2 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。

7 T7 ]" k' _8 ^* r, N4 K; d8 F

3 k3 D9 |& q% H/ d  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。

  
  # x% l5 F( N. X) I

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。

! Q# O, ~! i: r# W' I; W一、HTTP网页服务器
$ ~& |+ i5 ^1 ]: \7 @( \

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)
   " y# j- D( V$ e, C+ a( q
2. {
   7 L) E$ J  T2 w
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , _. T. y# n* Q! a, u
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : K/ ^9 F) I( q0 g3 k+ k
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      v8 b8 P% m$ ]. O6 f# H
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    6 i  C- K0 ]( P; s* `: N+ M* L+ ~% y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) k' X2 z; w( ~
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 ]$ j3 u( }9 y" R5 K
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    & S6 [: Q2 e2 Q1 H& ?8 r# a
30.     }
    
31.     return 0;
    / j& k. r% p# S# n
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)
   & C) s+ r) E  u! u/ H( X
3. {
   8 n- Y' Z) P" p0 j. Z
4. 。。。
   ' W" b: J& B( W* f. j" z/ M
5. while(1)
     I3 Z0 N- d! G
6. {
   6 r4 v9 z! `5 Z: S2 j
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " X: t/ b# O& }" q
9.     。。。
   1 g: F) N5 @0 e$ K, R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : ^: A$ H8 m+ g" `: F9 I
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);
   7 y3 {9 G" ~& t$ o5 ]
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   1 I( m# z. R# N# a& L; A3 Y: A* l4 j% f2 u
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; i  a+ O' r1 J8 `& I6 N$ a
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 d5 F7 ~- n7 o, g, r
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 i, X% P) n6 j) {  I. b5 Y3 m+ I
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. int main(int argc, char* argv[])
   ) x! C+ N7 o; d* H. K- T
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);
   . V8 i5 Q2 X9 E
10. ...
    ' U# X3 y5 k7 ~5 Q
11.     while(1)
    4 l$ O; {1 U( W8 w
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 h' S- P7 \: P+ O4 J8 N
14. ...
    
15.     }
    2 ]  p, S0 d, Y$ s
16. ...
    , a5 E/ G6 c# M" z5 n
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" \
   % H9 V% W) X& n: @! W( w& ~& Z8 }
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 B% }* O$ x: B% p1 d( d
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" \
   ! f, ^, m- W* M/ c) G$ i7 ]
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( j/ C+ W( w2 Y$ y# h# \8 o, f$ D
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - ]4 M& o  O/ \
15.     {
    0 @9 }5 |* j0 r, |4 \4 C
16.         free(frame);
      Q( r3 e# m# a
17.         return;
    5 N8 s. o# H: C/ }' \" L
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" \
   ! W9 [+ H3 s3 w8 u- }8 L2 h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   8 y  F6 H' T* q- a% W  N
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   : |2 x* [& K  u8 d+ l
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   2 \/ j' M: h& z4 e
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 A! c6 X" S- R" i5 B$ m- W
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    : r9 B$ \% L  R" D6 v, ^+ A8 t
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : r/ i" Q& @% H6 W1 k7 s$ D; h1 Q, \
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ q1 W3 r1 ^' l5 N2 h
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。

! J% A; I* C% f

# U, u' T+ G2 z6 v8 X- `  O9 w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))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ Y" C4 V! }$ f* H8 p' C' |  u6 o2 K
7.         return -1;
   
8.     }
   . @; a2 T& q. ?* S1 [6 l  U
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + k3 Y) S: a  X9 L, P5 ]- J# {
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / `4 b+ S( n6 P4 o$ z1 }
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , s( h9 a5 e: z, j7 Y
13.     return 0;
    $ H3 W" \! g; a
14. }

复制代码

8 U# j8 D* v% U7 t6 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：


2 f6 I( @5 Y) p; u

1. while(fend > 0)
   7 w8 P. N0 w2 ]: {
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; H; G7 C9 P$ [' p9 U% ]
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 B/ S  k/ L/ b% u) }3 I5 R8 G
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 j( }) k' J( Y/ h* e5 P) E
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ G: l8 Y/ o. J2 Y, k/ @
8. picture.fin = 0;
   . ~- U! y9 u$ ?) i3 [' P+ f$ ]
9. }
   
10. else
    4 E. r6 {) Z7 V  `$ s+ r
11. {
    
12. picture.length = fend;
    2 w" }& T" t" @1 _0 O! t. G
13. picture.fin = 1;
    - X- b; A  K5 N
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 J1 z1 a$ X2 t/ p
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; `: o/ v& R- C* ^! [! ?9 N9 }5 q
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 Z7 R7 n, R- k  g% g
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - X. r5 F3 v* \0 h
21. }
    
22. else
    " Z5 ~0 q! |5 J* ]
23. {
    9 y8 ]5 `6 S% |5 |+ x
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + `) C9 d+ l: j. z8 C3 E; `
25. }
    , n- R, s! l- s% F
26. }

复制代码

" u; f8 S! N$ F

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html