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

) D4 X8 D8 X7 P, \) Q4 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
9 ~, C# l* [/ G% C: q% p& V/ x$ l

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。

4 P' h& Y0 I. o

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)
   , C) q# d( v. ?( u
2. {
   : E( R  U1 _. ?: ~* I1 @
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   + Y/ v7 D6 B" c( B; F" p& p
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 J* [& v& N' q6 ^/ [# D' G0 C3 Z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 y) t* t# \( L2 @
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) v8 [8 m& R4 C$ T/ D! W& ]8 O. h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   # T1 v* j; q, J* k6 P: B$ `
9.     int ret;
   ' n8 J% T" Y* v* V+ `
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 L$ |2 Q! e+ [
11.         {
    " I- O# ]0 X" k, l, W7 X6 ~, y- g( j0 ^
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    2 m5 O+ y9 D6 b
15.     int on = 1;
    ) D/ D. Z- }6 j, J
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ( j( q' n- k" M- u! }
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 v" V8 o$ Z& s. G
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 k% H- Y' m. [4 s) |. w! }2 R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    7 N" I, X- u3 s$ F  F2 W7 A0 s
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 W! p: W5 S" U% C
27.     {
    8 L+ X. S) m# o3 M
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    " ~& J' [$ J% h
30.     }
    ! J) a; A& L+ U$ _
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);
   + ~. a% W3 p/ _
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   " r1 V" D2 }5 \' a9 @! k* g) G
4. 。。。
   
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.     。。。
   4 I+ D; ]. E8 Y! D
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 a+ y3 ~( g/ N, R9 l+ s9 k
11. }
    / T) T& ~: j9 N% I: ^; A
12. 。。。
    + H! U! S7 l1 T. Y$ e
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
     R( f9 q6 ~, e7 @- G
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 o  H- {0 j2 C* `- @2 U* L' L
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   / g. y% Y6 B4 }3 D
3. int main(int argc, char* argv[])
   % e% g4 }1 j0 F9 a: f9 A8 w/ H
4. {
   7 {% u1 a: V7 Z& k+ w! [7 C1 g
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   / |5 s' y) ?/ a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 I( Y; u0 c5 b! ^" s, Y; M7 h& c$ p
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.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / v% V4 m/ F& E' H
14. ...
    
15.     }
      G( E2 l- f# H9 }3 l+ T
16. ...
    7 Z' t  T1 T  v. q8 z
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;">
   8 g0 i, A0 z7 S; z! \1 ?! ~8 A
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" \
   + j  V( c( V* n& X7 j
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ) M( y' N" c' t9 J  h# T/ u, V
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" \
   % G8 `% i4 V/ F/ y4 [+ ^& n0 R7 K; E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 F; [' t7 r( E( f& \
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   8 V( P- l3 E: h9 t
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , X; H. F$ D6 [! ^5 w
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");
    9 p8 K0 Z& @) @+ b9 {  a
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    / a7 Q& Z$ o, 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" \
   & _) [7 D2 f% ?$ C2 H
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 W# }+ k4 F* N7 I) A5 {
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; V, U' j+ G3 G$ r2 W
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 g' k; t) o% J! y0 w
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : k5 h0 P: q5 d, t- T2 r
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    * q! R2 q! d/ V. k4 t1 P; C( Z
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。

- p. w- T; z. h8 A

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)
   8 R9 N6 k, o* C5 S
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   & g- z( z% F* _, B4 v, r
8.     }
   8 G! |& \  H5 s7 w7 h
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( p) N) v& E7 [* k" |. J4 F" B
11.     addr->sin_port = htons(port);
    7 U  E& ~2 a) n/ M$ v5 `& L
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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$ {5 T6 i) ^  J4 K( ^0 K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：


, P2 ^8 u5 [6 i: U: e3 p

1. while(fend > 0)
   
2. {
     D8 R& Z; z; K( s8 |5 |& _# E
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . R+ e+ ^" n8 I8 D4 R6 [5 r
6. {
   # U5 ]. J! @# O4 }
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    % U7 L1 m9 B, x9 `6 z' q1 E9 d
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    $ j9 ^+ a1 }8 d8 S7 M
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. {
    & r( f* J# Q& O
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 b$ _& Z' e: I) y9 b* x1 i
21. }
    / h* ]9 h! ?4 a! F1 S# n. R0 F
22. else
    7 ~" q7 m7 B$ M% i
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) v! s- x  l) O8 R7 o4 U
25. }
    $ G( M. a5 q2 H( z3 F
26. }

复制代码

& u# g7 @+ ^2 k0 Q) ^

* p# O) Z6 c  m% g; P, Q1 P! IiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html