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

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 W, ^$ c% r% y  c& v4 _+ U7 _

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。

, ?; X, _- {) Z+ d" N

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。

/ K# r9 i) S" w# J5 _% `; @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)
   ( f% K3 M7 a4 Q  u. Z# d, |
2. {
   9 B7 U2 F" A7 J) m
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   $ H9 ]; M3 A2 F& t) H5 ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; t+ X9 a7 W$ y# l# h- s1 m7 |4 K
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 r4 z' O3 M3 P
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 J7 d$ g+ r8 j# R
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   6 {2 S5 E; t* M/ _
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    # X# @; W6 t7 g! x4 [- Z2 t
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! i5 K; F/ m. J7 J+ G- |  q) _
13.             return -1;
    * {$ K0 Z1 Z, a% K
14.         }
    $ F# w; k6 [3 @8 D) U4 Y
15.     int on = 1;
    0 @, O0 K& q4 F$ W4 Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    - ^! j, A2 E6 Z! V  j
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    2 U% }8 M( d0 ^
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ s" `) J5 n! m$ K0 H
24.             return -1;
    ( u% @% w2 a8 y3 P
25.     }
    ) v% ]7 E6 E$ Y9 [7 |. }' }( `! p
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( \" k8 z3 x* _0 K, X9 R# N5 ?
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    7 [- R. P4 i. M, D% H9 G: {6 F
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);
   - b. S' G3 H& S2 O/ u, D- @
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ! P& C. Z" F; x& k
5. while(1)
   ! x5 o! ~" b# J3 G1 K5 g
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 h! `  D+ ]1 n8 D/ W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ' r* F6 ?3 R! C7 c
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      I# P8 z9 K3 Z3 @
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);
   , R3 ]' M9 H% {0 j
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . R- I. r6 U- Q/ [4 J
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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;
   1 U: r  Q. i. U  K  n, |( _
2. pthread_cond_t pct;
   $ \5 R; k" H) `9 Q/ ^2 S
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   # X3 _4 v5 J) W) @  H0 H
5. ...
   * k& J1 d( t7 z* F  V
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);
   7 {) s9 k- }  V6 D5 y2 t3 G8 a
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    / j) O$ L  C1 N8 O
12.     {
    2 P9 x, Z3 m& A  [( R. i5 [
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    * l+ [9 Q. G2 Y) D5 K( b
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;">
     j! W4 }  X7 m( E2 D
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" \
   $ n1 F- v* `% v5 L4 o
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"
   & A4 q8 W6 q3 `/ H! N* D" S
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" \
    . w2 }0 ~' t8 L% x. H2 X/ O
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 Q! h1 ~& A4 @, t9 Y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 l" W4 v6 K& g! Q
15.     {
    
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" \
   1 R) [$ J: z) f: n1 j
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 T# x! V- `) X8 r, ], P
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   * c& j1 ?. }- B2 l; d8 R: L
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   . v  @. j* }. q8 Q& y
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     y# A" d8 e2 C+ P, H# B
7.             break;
   . L7 i' G7 L! X4 a
8.         printf("sending frame\n");
   0 ], s/ k4 F& j4 e
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # ^/ q* `# T5 j; c9 n) F( c) G
10.             break;
    5 ~- _0 e) C/ J0 I# z9 Y8 C
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 Z6 ]2 ]' Y2 f8 _
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & W. P8 v# u; e
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。

" I, K$ E5 C1 o$ {

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
( M2 @; I6 o: D6 V, r% v

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   / U! V5 o" y5 e! q
2. {
   ! C; m: d, E3 b( A
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   " I  b. @$ T8 m+ ~
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   9 \( N7 v' `8 O" X! B; B" X& Y% t
8.     }
   / J/ \% q; p& d; Y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 L6 R# W0 u/ O) x* `. }9 E
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 Z3 e% Q1 k6 R8 a
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

2 O& _0 H6 H- y7 v7 w' }: w; a* ~
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：
! `; A/ w# t* x3 N' o+ T0 e! L

% C5 N1 `2 _2 ^/ \8 |

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 Y) a9 z. F$ H  g) |* `/ @% p& v
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ; B/ q% `2 h& k4 L3 _( N
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   , H- l" C) Q! a9 z
9. }
   
10. else
    
11. {
    : Z6 q! |( M* k" f  i' C
12. picture.length = fend;
    
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
      V/ _* U! _- m2 Q& N
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

: [- g+ Q+ Q$ m

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