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

7 j- V9 M' P, i/ k  A

* y+ X) J, s3 S' ]

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。

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
) x# R: E* m8 v1 J

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;
   9 M$ y6 y2 [1 y" N( A) w, |- z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + @, B0 u2 g4 D
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / z" `! e2 O! T) S9 n+ A2 f  o
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 y: [' V9 j* G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ! r, b+ D2 c3 W) T- L9 a
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;
    # P- h$ E* t/ C$ R! B
14.         }
    / _# _( t3 j! |' c& X1 F+ I& Y4 z% {
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 Y& i6 z/ @- h0 |
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    4 J6 C* r( G3 a0 Y$ O/ h
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & ]* Z  N* |. `" N1 |# x3 d1 q$ O9 @- a7 V
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ' Q1 H8 A; Y. \
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 ?) M/ \+ }( J1 _9 K5 v
24.             return -1;
    3 O, l; @3 x. ~8 ]  P% M; z
25.     }
    9 ?: J3 p/ M  A  B" p- L# F
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - g% S$ E; _! [4 W$ i
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    2 D( b: n6 ^( H& P3 Q  m7 R: F5 w# _3 Y
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ; c6 _% M/ ~, i8 W
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 y+ Q% i7 \& l# w% i2 T, U8 o
9.     。。。
   ( G6 G: [3 w' [6 S
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   ! R9 ]% k, P5 @1 O8 `) v0 q1 m5 _
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   3 V5 f! I3 f5 H1 v3 l
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; [. j" m; \* f2 ^( t- K/ w
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 f; x: C3 ^# J2 b1 ?1 w
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 K! f; s3 p2 O" L% r5 h) D5 n
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;
   5 W3 @6 C4 O  Z- J" d0 o
2. pthread_cond_t pct;
   % d9 |" v7 j! n
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   7 @! R( h& Y$ y  T  O6 V  T
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)
    
12.     {
    ; F: `$ n! a) ], F3 _
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    7 A! P$ V+ D" X
16. ...
    0 S2 A# P+ P3 B2 N  z- i
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>

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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" \
   ' u& Z. \. _, A
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   5 `2 @: P  ?3 N5 Q5 ^
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 i9 D; Z  F3 Q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) x1 l% b6 G. @! S0 j. T! ]) S" ]
7.     printf("preparing header\n");
   " `8 Y# x/ t( o
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ! s( ]. W* |5 s5 o7 I& a3 T
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; \* R5 O/ J$ e: \$ B" P7 C) f
15.     {
    
16.         free(frame);
    1 W, M- G7 ~( H
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);
   ) Z5 p+ g. H. V2 H4 _
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' R) O8 Y6 R% |& L8 O, }
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # ^8 u0 ]/ T9 d7 J: g: _
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   * e; h% ~) G& x) l# }
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + c4 i- W7 R* k0 f3 v
10.             break;
    1 M$ K$ J$ D+ X" H% W$ z) E. I
11.         printf("sending boundary\n");
    1 F5 i' E1 I2 G) y$ `" ~& v
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。

0 h! n, b3 j( G: j7 c8 `! ?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);
   & C  m$ v  V) v% Y% O
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 |; R  O5 K# {3 G6 r- c
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 H- y. r8 h/ u  f3 M1 K- B
7.         return -1;
   
8.     }
   - U; s. B: B+ w. f. r' J( F4 ~; D2 L
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 \0 Y) [$ j, W
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . v& m- [2 d$ E* ~( B
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
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：
5 |- _5 a1 i( c. e6 o  p# [/ Y# E$ K
$ G' s* Q7 }* p2 }; L* N

1. while(fend > 0)
   3 H+ u! u& h2 w- c5 l- m7 ]3 L
2. {
   5 V2 p3 m" ^, U/ O
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) j' H9 c% F3 }* _/ E  n/ u* Z5 H
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   : W/ m/ J0 b! D1 O8 W8 V
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   % h, X3 ?- F/ t3 P6 R. Y$ r1 Q
10. else
    ' L1 z8 ~. H: \! L9 {
11. {
    
12. picture.length = fend;
    , }+ Z* x. C  o# \, Q0 Q
13. picture.fin = 1;
    : G7 J% N/ O3 b1 a0 t$ H( ~
14. }
    / \* |: a( b% n( T# H
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)
    . E' a+ U. B& e: d
18. {
    9 |- U0 x5 \, A, F
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    , S' w5 N  t, M2 s6 h5 I4 R5 V
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

! D0 o8 g* a% Y, A% E2 L

# D) o. J- n5 A& ~) q  jiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html