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

: u5 `: R1 G; M  q

, I9 k/ d7 o; g3 V* R

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
: C$ X# u) n6 e1 @. P& w
; @. T  l' O' p% C* ?& ^' [- ~

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。

  
  4 M. C! _* _: e: ]1 Z5 T& k

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)
   + v1 _0 K- ^1 Z
2. {
   ! o! K& M- N* D
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) C. a& D- ^9 _* [9 Q. n
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " y4 _8 ?/ |. k  |, u8 M- I2 t
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , ]3 T3 d9 ]2 J5 n
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    6 O" X5 h, h) z
14.         }
    * g% J' y7 I- l5 |' ^' S- F! b
15.     int on = 1;
    ; o# F* ~8 K$ n3 ], ?" U
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 Y" k% ~! ?2 N+ m) a
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ) H) `8 y0 d: Q. t: F# e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # i# a- i( ^  g* B5 x
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 ~. `: f2 r8 a! L$ ?
27.     {
    : B- [" V9 O5 z
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' E/ }+ @! Q5 ^
29.             return -1;
    5 p* Z1 Z" _4 \, \" {6 L9 b: F
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 w$ Z6 \6 u* k& w
3. {
   ; z& M5 F. x$ ]+ R( L
4. 。。。
   9 F5 m* N8 j* G! h; E0 F2 x6 r  g' ~
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);
    / w, ?7 Q0 C8 s% G/ F
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);
   $ y* Y4 L' [% I# X' r& Q6 ^
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ' [5 V8 O1 ]% t" [
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ! x! Y; @/ j/ S4 x- T
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : M, L; e$ b' s9 b# D
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;
   * q( n/ d( A1 E# n$ u7 [8 v
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 K* Q* n) ?+ X8 R- h8 O6 K" B# t
4. {
   
5. ...
   1 s& W0 L! l; [# b* s1 c
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);
   # i# w1 M: W: P0 M0 @" S, M, Z
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    4 s  R0 b  E6 N0 q
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    0 d+ h! y% @% H1 O5 e1 E8 ^; Z
16. ...
    # l# D& i! ]7 U6 e1 g, x) W
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;">
   9 C( Y5 V+ t* |% R( Z% x
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" \
   3 Y  `0 Q; X1 U* w) S
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   / C8 v" W$ p$ X% X6 Q, D, y) e
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"
   5 h* l! a. i2 ?- g* d$ K
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 \
    + F. O# Y( \- |( z0 T
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : f  ?; Y# h3 {+ h9 j$ t
12.             "\r\n" \
    2 K+ Q$ `6 g+ n# E1 ]! f" `8 a
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " G5 R6 P$ U* y# Q2 C$ x( E, i! K
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      P( j2 ^4 ?# O/ y  k9 X) Y
15.     {
    ! M0 q2 h. ^% E* y2 y' w
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" \
   5 C5 o# J, R" I. F! n. a
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   9 ~9 O) v* t2 }6 u6 _/ N/ }) a7 ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + D8 D& _, T/ q. k
7.             break;
   
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");
    , n/ L8 v# ?6 _4 @
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>

复制代码

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。

% N; C! G" m1 O2 a

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
2 {9 l. M; K5 ?5 z2 B! [( B9 L1 R

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   $ S1 j( Z9 w+ \
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , {  u& [: E; K0 Y" D
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   , p8 H7 T2 h7 n  o5 O
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 w& h: A5 v% Q' J* s- r; \
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
      M' C5 N5 c$ P! ]% D' ^
14. }

复制代码

: J6 T% d1 Z1 C* H6 J. 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：
5 j8 v; u  \+ z; ~, ^

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! ~3 ?9 ]( f4 R# f, f
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . s, ]3 q7 y" c
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ' E+ G7 t; j. l6 Z. {: W% c; m! v
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % t, `) Y; [3 Z% |; l8 c
14. }
    ) H8 k  i9 u. m+ P4 l, N, S/ V* L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 e5 q8 }' a: I, u  J  [' o
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    # r) l( I8 P5 ?0 u) i
17. if(sendbytes == -1)
    % c2 [1 X3 e6 q* k
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 W  h1 C8 m5 }) t: d; u% R
20. return -1;
    , h1 B8 n  w9 w, |' h7 P, R
21. }
    * E4 D" N/ I0 K  Q# K, n
22. else
    6 r9 }" n' X7 i6 ^7 y7 R- _
23. {
    - L$ J$ A& L8 K
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

5 ^6 N$ F8 e% t2 E! v# _
2 f, p# u, k. i# H6 Z8 h2 o

  i' l" l! P5 `, a& q0 R( y
  i- i1 T4 c. [" u6 ViMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html