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
+ @5 n0 x! B$ x! x- w$ I( ^- P
/ _' e: M/ _; R. e+ t" B

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。

1 _1 E0 L5 d: I, l

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
( v. o/ |1 T0 ^9 X" Z5 j5 C

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. {
   4 ]) X7 n: P  i+ p3 x% V: o8 o  e' i
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) [4 ~/ B' `3 P! T! m) o' ~
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   / ^/ T: O" E) ^* Y! W4 v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 u& l3 u8 ?5 {$ k- ^9 J/ A/ E
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) w  q9 f$ m/ i
11.         {
    . P: E  P! V) Z: L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( ~* V+ Q3 D* c( R; G* r3 E
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; O8 K! Q! C6 a% k; E% p
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    + S* B$ P8 E4 l5 z* P: F# M
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    & W9 f6 S0 z+ M: P( `% S
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    0 d5 F$ z" E: B; c# e
25.     }
    8 G, w" [$ I$ T% ~. t1 `: Z) R4 C
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 O! j( Q4 M$ v1 p4 N' t
29.             return -1;
    0 N4 B3 ~" m& P/ \0 M' n7 J
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);
   $ a! e4 P7 R. J& h( M
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 i( |5 O' O- w. y, [4 Q5 |4 v& P8 O
3. {
   
4. 。。。
   5 Q( V& ?. L- s. R$ c+ u2 r0 W
5. while(1)
   
6. {
   7 C$ B; C9 |# K' N+ e# ^8 S6 ?
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . |( W: M3 U/ c
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ! w. A9 j; Z) h" {, ~! w# V2 f
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    8 f+ L. i. ^! g* Y% v7 `
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);
   # d5 B4 S  @( a' s+ Z' O8 q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + F1 i1 h3 x9 w# k
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , w0 q* p6 G  I
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' v* C/ ^* @: J, \- g
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" r  B* H  N! Q8 a7 Y
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 u& c, |+ M1 _4 F- b4 t
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - s0 h0 l6 E# D9 b7 `
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   % R6 D7 u/ A. D- B( B
10. ...
    
11.     while(1)
    . A% ~. b9 F5 g/ X6 A) n
12.     {
    2 O- r; V, B" |: ^$ Z
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   
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" \
   ( P0 t" v8 t. w; ?  T$ 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"
   - x4 `: l7 q3 g3 U1 E/ f/ G
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . e7 }; y9 |9 u  S, V8 ]6 j
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 \
    ' T* R9 L  t1 j4 k1 u, h' y2 H& I' c: l
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)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
      y, ~0 _5 Q/ ~7 m! u
17.         return;
    2 A! |. @) L- h5 X: i" z3 r- i
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" \
   5 _" I; I% z! {; C
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ o+ r% ~+ t, S9 f' x( }* `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     n9 x0 E9 T3 C5 e# V& T) j
7.             break;
   $ r! Q" m0 j$ h, w8 w) p3 p! ]
8.         printf("sending frame\n");
   1 B2 g+ S9 i& x
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 q! @" P2 s5 c: E; y! g# m
10.             break;
    ! o9 x, e; Q+ p3 J
11.         printf("sending boundary\n");
    / ^# W% I. Q& x5 g. j' i$ l: s
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + S0 M0 q" B1 {9 F8 ^+ g
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 y/ ^' l! d- g* _
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。

8 }& D9 H: a' P% ]. Y& q

  P9 b# N- I8 {4 {7 w% X& A1 O二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
, h8 i" X# g7 T" p, j9 J

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   9 M6 n7 `: [$ Q! o
2. {
   5 l6 i! J& g; p9 u
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ ~6 E" H" K% f/ l
5.     {
   % U( B  f- A; F% P; ], m! \/ P% B% `
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 {2 ~0 A  @7 y2 }. j0 ^- ?/ C* c  c
7.         return -1;
   
8.     }
   $ L9 q# p+ [6 e  P- J  {' z6 X8 @* J) z
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      g# K, u2 `( k4 u
13.     return 0;
    
14. }

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1 r6 P3 }$ o3 S1 q+ z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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   3 F8 F( D5 z, P4 t# Y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; }, }7 c, B* i9 N; \- P7 z9 H! I$ m) O% H
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   8 }$ u2 w$ n# H7 [
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    1 @9 w" ?# U* B9 R  M9 `
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + H, t0 B+ ]- x; G
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ) Q; B9 {5 o$ q3 ?6 l/ ]" l
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    / U5 y# ?2 i; k. e. |: P6 m& D
21. }
    
22. else
    
23. {
    4 f+ Z: v3 D: a+ A, O7 v
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    # O& M7 i9 B* K7 M: V! h  V- \+ A
26. }

复制代码

, a# [: G6 z2 C. g

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