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

' e& y0 y0 U5 J1 n

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

% R1 J' a7 m0 a% x" U! q8 @2 n

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。

5 l% k  v: w6 V. y

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。

, B1 I/ C; f% Q' g' w" N5 n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)
   
2. {
   * g$ l1 E6 l: H/ M" @$ S) Z
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   * O3 H/ q1 L2 t/ }+ ~' |
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 Q& I( m, c- F: g) Q0 R  W
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ! z  B# |' z( |$ B( \
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   9 c( r2 j; P' [1 m) W  X4 N! {2 p
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( y, n) k2 c; v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   0 g- C# _# ~: S' a; {3 k
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 P: F$ C3 b# ~% K
11.         {
    9 N8 e1 L% L$ w1 c' t5 A
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    - g; C( D* A; O2 g8 V
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    & T' L8 e9 m: H- ~" ]6 r3 ?
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & ^7 w2 Q. B7 a! y$ N& H. g
19.     }
    ' ~2 Y6 Z' ^0 `9 H5 C" N
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    6 T: P1 S: N/ w0 ]
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % e. j2 B6 a! m4 ?  B( k/ t' O8 g
27.     {
    + ^7 n) W( t5 W$ H( e% C9 V
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 }! I5 H- U/ d( w
30.     }
    & M. M! q8 Y+ i' U4 z& U
31.     return 0;
    9 b% \9 i/ x( q5 \* j; m
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);
   % c4 Z8 e* y  e7 l- o) H" ~
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   9 T0 ^2 \# }% B* r% w( _, V* u
3. {
   
4. 。。。
   " L, y( C% G4 ~9 k
5. while(1)
   ( q+ w; R# J: p7 A5 ~5 q: x
6. {
   / z, k/ j5 l+ N9 B5 f2 O
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * G0 R5 o; c8 a8 \. e
9.     。。。
     X/ D. ^) \  u1 @
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " p$ S: E- d4 U/ M
11. }
    - @9 t2 E4 b! N7 K! g+ O' S
12. 。。。
      m* A/ u5 v0 ]! w6 E" W/ N8 A
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   4 _  v8 Z' W/ k2 V$ `# M( [
2. pthread_cond_t pct;
   2 u! g3 F( @$ P; S- Z7 R
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   7 a$ Z5 q8 o3 ~
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) J# a( `8 D1 M- E& G8 e
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + N2 S4 R- X8 U
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    + e* l/ z8 \, x% l5 E; G9 o* @) c
11.     while(1)
    % G6 g# w8 {0 v( W" w& H
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + J2 c) m/ |6 j1 R% k8 `
14. ...
    / h! w% }, p4 z# z
15.     }
    9 i' b6 m; Q/ O$ L  P, B0 V
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;">
   ' d) g) W- D1 [$ F8 U& [
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" \
   $ r, t: ~2 I4 v7 Y  z
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   6 Z$ ~1 s1 E+ X
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / D* h* V( I9 a6 o' h  h
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   8 e$ Q4 H$ e, G
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   * x9 A2 c6 E' V& Y" s0 |  X
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; q; B/ H- I! \) I  p* ^
12.             "\r\n" \
    - V5 i% Z7 Z5 o- U5 T. v' C
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) I! p$ P4 n, N# {: j7 a6 [+ u. R
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    - s0 P) I/ }& B4 y: F7 r
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   " s+ g3 z: Q0 q  h  y6 Z! `( O
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    5 M- W! ^% F1 N' `6 [% W
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! ~6 \' o$ @  z
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * ], f+ t/ \! p; n, i# ]) g: k
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 R! ?' @" W# S4 B, T$ r& s

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)
   ! d. R1 G5 l  y$ C' S* P, Y
2. {
   7 Q. ]0 B) M& }7 G
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   - v' q& A! O' @6 K7 v
5.     {
   6 o. ^# R# P+ E4 B, g1 s3 ?! D
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 f, M) Q4 V9 Q& Y# E# T
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      d; L8 R4 _2 v% J  @
13.     return 0;
    / N- x2 ~6 w$ L8 Q& Z) O- T
14. }

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& D" D# M" T$ M  N: d
" Q% g6 t) f1 b( p  t5 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：
6 Y8 A  @* D& g6 d
) G6 p2 @# \& q# @5 ~
# m/ m; R, z4 O5 f* j, f$ v

1. while(fend > 0)
   
2. {
   . n( G5 F+ c# b" J6 R
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 w  _' U$ w7 A9 k; n
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 e+ U3 Z5 a7 A. t* M0 M* |
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    % J$ w1 i9 y7 m* h! i: ^* F8 s
11. {
    
12. picture.length = fend;
    - M4 L# S8 u1 `
13. picture.fin = 1;
    ; }. v2 N0 Z1 O3 }2 k# g- H$ R
14. }
    ( e' y& I! E( T% N
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. {
    - x, S0 V" o  U% r, E
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % {6 @; n1 O- P; v; p& z, W: X( u
20. return -1;
    / T8 f# K3 B' D% V) F! Y
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 @  H3 l- s# d' L& `" p0 {  Z
25. }
    2 z) T5 E5 x% ?+ K1 q3 k' k
26. }

复制代码

. K- |7 ]+ v1 C4 b3 r7 u

6 T$ W2 r% W8 Y( t
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html