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

1 O( ^! B* f) w# f+ K  `; X4 N

7 ?$ r( b4 k, c5 M6 h

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
' X! i4 u- _: ?% t& E0 [5 W: v
- Q" B' A- I7 U3 u1 X( S8 z

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。

; H' \4 N/ ^8 i4 Q' S0 A. q" g

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。

. w& h+ F. ^3 \- {3 k! t( e8 Y$ m一、HTTP网页服务器
' B8 _$ e. N3 m, h+ s% L

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)
   5 o& G. ^2 i) s7 B
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   - N+ t$ m% k* j* J* j
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 T7 _$ P, V! \8 B) U2 f8 g3 x1 P
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; Z5 g" |5 z8 `4 h8 T% j
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . [2 y+ g0 [  N. R
9.     int ret;
   9 [# D, Y9 o/ L( u5 E
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : c; [1 q6 o* A$ K- b& c1 H' p% Q+ F
13.             return -1;
    
14.         }
    . f% {5 e1 F4 T6 H6 y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 F( C% m; b( h: X# O% }4 c( s) n
17.     {
    % n' ]1 `  f, b8 y
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 ~; M0 A1 c6 Z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! U( }# t: c8 r0 Z" n7 ~$ ^
24.             return -1;
    
25.     }
    ' g: x6 C) Q8 z5 L) q5 R
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , q) e% r  M% l  _
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 K/ o9 L* q" ]5 y( k
29.             return -1;
    
30.     }
    ! l+ Y& S% s  U- S) v
31.     return 0;
    1 [, P+ g: k/ V: W3 O# a9 q6 D6 U
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)
   ; l8 K2 T" Y+ R% r, O1 c4 o/ w& ~
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 R5 h$ o# p6 f6 p9 n2 d9 Q6 q' k
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 G3 u( u7 ], o  l/ o+ [
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    - e7 f' S8 @" U. C2 q- |( U
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 M7 M" l$ n. }
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 K* r) H1 y) f' d% h% I2 h* D3 X
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;
   ( n( w( J% ]! B& d2 m
3. int main(int argc, char* argv[])
   9 L* P. U+ v. H
4. {
   , z# H3 D3 b; y
5. ...
   3 q% W" X: q8 G+ N5 }
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 ?) d: e! c. T! W9 {
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);
   9 h4 Z# K: \3 ?5 e* k9 w
10. ...
    / C6 K' V+ M0 T
11.     while(1)
    " d& h2 h8 ~  z1 Z
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    0 \8 S2 a' i. f' }2 b: |# k
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" \
   . ?. u+ r, i) v) `# B" H9 q
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % n4 m  R8 f# d" R, f$ h  d  s
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 I3 S' p' s5 l1 q, ^. o- X2 x
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # V7 ^4 D) p! E+ S, K
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    4 D' i( M$ V- F( u# ^$ Q
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + p8 [4 p2 i- C
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    2 Z! w: X/ F6 y/ t; b: u
17.         return;
    . ~/ _; u7 h# K! \: e, J5 ^% `
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" \
   " s0 t8 ^% H, B  C% m- R
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   8 H& k2 ~+ O; s
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   8 L+ y3 P$ a- ?6 T" u8 j3 U$ _$ b
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 M* l1 }, `# ^/ u
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    % C: Q* Q$ d% |' P2 `
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * b1 f; W; |1 P
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! a" ]7 W" K$ h9 ]

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.     {
   7 }7 x/ y! h# i2 S
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' R$ M, X; N1 E+ U/ b- X  r
7.         return -1;
   
8.     }
   3 l/ C5 v6 F$ ~1 t0 s+ w
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , `( a5 C# [" ?/ ^
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ E4 [; @  L% c* ^  p
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( Q/ Y' @# A$ X( t" Q
13.     return 0;
    8 A2 m+ ^4 h: |  L& b+ f* g" B+ _
14. }

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! d' C8 @, x2 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：
+ E2 l$ E3 M% e$ _6 _

2 Q. q$ k% W+ |( m2 H& P+ H

1. while(fend > 0)
   
2. {
   # @' K$ d6 v, P8 K0 [  L3 h" Y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + j4 t: ^' q6 F! T
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , e7 q! M' G! @4 K/ \% q
6. {
   " q& g8 Z- M% m5 b/ W
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 L2 I2 x$ T* K' I9 F# H* Q8 n7 g
8. picture.fin = 0;
   : v! e, z( z6 }! K0 l# ]
9. }
   ' M# r) u& u) j0 l0 \
10. else
    
11. {
    " L: B4 z4 A/ f5 j  }; n, D
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);
    . M: h. z, h' W+ Y$ Q
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 ?" ?! Z( a5 T
21. }
    
22. else
    & K5 c, V4 N1 ?3 e8 I/ q
23. {
    4 q) H: u% r5 f! D* k
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    % }' x1 ]1 w. p$ e9 a( D: R
26. }

复制代码

0 r3 s( W& {* N1 l. Y2 K

9 d& C9 G: v" U* S" r0 ?; hiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html