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

" u2 O' G# D- q

/ F5 f; O; U+ 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

; h: E& g! l( G

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。

$ ]" N2 N) I. R1 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
9 P3 o! a. }# I0 T2 V( f

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)
   0 M, p: l- \. |# N, v) `7 s$ Y
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( L+ n# d9 I9 P! K
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    9 L& O5 C* J4 B' J1 X
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " H( r$ R: e9 p8 k
13.             return -1;
    
14.         }
      @1 j- c4 ]0 C2 T) P( U- s
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    # q. s6 K, D0 n+ T+ _
19.     }
    6 v) X2 M5 `) B' t+ O  i5 e, k2 \
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 r' d$ C' v; M- |* C
21.     if(ret == -1)
    0 M: w- [9 g, \( J
22.     {
    $ J2 M8 p9 h( ]1 K1 K% {
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    6 R3 k0 [* n, M  A! h  Y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    * X- }  Q( F: l$ N  ]; M# D$ H: M
31.     return 0;
    8 _" ~( E- }0 i9 O* E8 b$ s& P
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)
   1 g: X; l& A6 W
3. {
   2 g8 Y1 v) t6 }8 l+ H
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    3 [6 W  E) j; [8 E; M6 Z  C2 ?
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! e. ^' K) c+ u4 C- f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - Q+ e. \+ b2 p0 Z" ^) n
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 Q5 s* R8 x1 v, _3 [
2. pthread_cond_t pct;
   ' C3 I% f* T8 I% ]+ g3 h
3. int main(int argc, char* argv[])
   " a( g8 t, [2 [6 y8 {: G9 J1 z
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ l8 Q* P" J1 q1 ^- @% c* t
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   - C+ \0 Q  G6 W2 \, J( ]
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    5 }4 R% I, k* ^% s% K' P5 e3 W3 j$ I  K
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 x6 h; u" n+ p
14. ...
    ' G  h* A6 G+ T6 B# ~; X+ ^
15.     }
    5 ]5 E1 L& Q" ~3 _; R
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" \
   $ }/ k* G# o# x& ~  n0 N8 C
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"
   " \7 ~: i. {2 G: [6 I" i# |# J
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 \
    , X1 `- o& i" I+ v$ U0 p; E: M7 v0 z! e$ `
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ' A5 O+ I3 y' z/ E
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    % W; ~6 ]- h" c$ U0 u8 X: f
16.         free(frame);
    7 O: y3 [5 a0 F2 Z: \% u/ P
17.         return;
    3 j" m* a/ `& W6 e" {
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" \
   + {% i9 R- `- E
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   8 ?& O; f( T0 \5 Y9 ?
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");
   & u& y' M( {4 k1 S4 o' R; U. G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 g8 l: ]2 f  n+ O# ]6 Y
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : F7 Z! M7 c$ h7 u! a/ ]( o
10.             break;
    0 F$ y, G, T  ^* E0 |
11.         printf("sending boundary\n");
      z, c% s- W/ G) T. J
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 h- _, w& X4 S( }2 h
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。

- X1 o2 D  X% B' D& o  ^

: q- N. j7 @0 |  x% `( A! M二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 U$ ^* w% ?9 Y

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   8 P4 C( P7 ]: w' b" ^; m5 o- W/ Y
2. {
   7 M3 b) w( f( @; V; u
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , }+ [* `6 g6 K* f
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   " s" U8 X3 j4 h$ s! p
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # v8 r3 O2 K4 e' t- |
7.         return -1;
   ) l8 N( [9 T- U, C
8.     }
     o8 \& u% h4 N
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);
      }3 Y* h$ Q* L8 ^$ S, O5 R
13.     return 0;
    5 |6 X* p' [$ X
14. }

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5 h  X4 d+ x+ l! {. Q! C
7 L$ D$ R7 Z2 V# N- x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 Z5 W5 S3 X- b, C: c3 h" X& x% D
' @' O- |6 d: q' H, h* c

1. while(fend > 0)
   & X  z  X8 Z# S- G/ b0 t' N; q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , g0 l. j$ j3 o: s2 {* j
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    7 j9 @% }7 X) }& l' a
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( c# L. t0 }5 T3 N! y$ b
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' C: r# ~$ {5 g' ?
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 o: T0 V' F$ c: u. Y: K
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    4 T& z) v; \- F* F
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( p! _+ b" z6 `7 T/ J4 B+ ^; f. Y
20. return -1;
    9 f  w6 t6 B" }3 O1 H: o! Z
21. }
    : B7 X( ~7 t3 l1 ]
22. else
      _, J, `2 W  j4 ^" y6 s9 C1 x- j' Z
23. {
    ' m( D2 e% t7 b) N* A: |* Y+ [2 s
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ; L$ m1 F/ a8 E
26. }

复制代码

+ `" ?) C& A; o9 u

$ l- F3 n" q1 _iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html