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

# L( i, p5 X1 j, P* d0 M

/ m  S5 P8 Q2 N: s( 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

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。

# P* S( T( A+ w" B. V; P' x5 O

8 K7 P" @* N" N! \4 ?; t

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。

  
  ; c- y% p. j0 {3 z8 p

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 }, J7 m6 u6 E9 U# h8 s
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 B4 B  d) l% D, |
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . d: U/ }( o! E) \9 [- m
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 R! g) v7 V/ X. m* v- q8 \
13.             return -1;
    6 c* _( b4 {( H3 e# C( _
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    $ x# w6 n  B- U2 ]
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , g# @7 t' D) U- A# V& N9 ]/ \
21.     if(ret == -1)
    ! R9 p, t1 r, f2 l& ^5 _* @
22.     {
    6 T* z/ p, G2 f# [5 n2 ?* C9 G* m
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * G( x+ i9 _, b
24.             return -1;
    ; E$ G. E2 K6 a. \) ?* M3 p; u& t
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
      l/ X. a: ~2 B* `( q
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! H% o8 B2 [9 k# F- C
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    7 l2 S5 r. G8 S
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);
   ) w: L: |7 {+ w' R9 d
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   : k4 S5 @9 [; X, a) h- [; B! I' }
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   1 g9 k" C/ }4 w0 V* n
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    : h  T. i# X4 }8 P8 M' B' W: `
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;
   7 `; E% N, ?# P% O
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # W- w7 i' o! j9 {
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   , R) ?9 C  Y9 l( Y3 r1 `
4. {
   ' A  V9 ^7 ^* o& h" I! ]
5. ...
   1 Q8 u; h5 i# A  E  Q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   5 I% m8 ]0 K; Q5 n# U
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    , F. C3 Z% V6 V6 O- h& y, |6 c0 R
12.     {
    / G1 }+ A9 k. K  D9 |$ W9 f( f9 R3 e
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 H" y  o1 A) v" w, d" I7 m1 y
14. ...
    6 ?& u3 [. e+ a! M8 B
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;">
   & d2 t. r  f" z- x
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" \
   
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" \
   2 n' i5 S5 [! j7 w  E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
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" \
     c' O. f' O/ M7 }9 R! s- y' j
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + v+ w7 c3 R, y$ K! J
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; a) A9 F2 t+ J/ {% V8 V/ }
15.     {
    $ |- U5 T7 r( @, X+ f
16.         free(frame);
    ; L; X  ]: F, F
17.         return;
    & \3 f& Q& y: }$ f$ f9 h3 }! [
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" \
   & N5 H* z% {2 k  g
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( }* L3 f" x3 f9 j* A2 _- F& S6 ?
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   & J  w4 R& G4 h0 n; [. l$ [* E. r
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   + J2 @$ Y/ ]4 F! L
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * M6 @) U4 e" J
10.             break;
    - J+ o4 R8 s0 Q3 w* x  c
11.         printf("sending boundary\n");
    / ~4 z1 u8 D# G' D% W; \% I# b
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / _& f( h+ ^/ l, n) J0 v8 F' 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。

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)
   ) y  ^. f/ M8 y# |, m- _. v
2. {
   8 M# ]4 T. ^# W" d* f2 S
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; b. s: d4 }: w' W+ x
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ( c6 f; l( U9 P, x# r
7.         return -1;
   # z5 U9 E  c$ d( v
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 F1 ~1 u7 f$ X5 M" [* V& n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + W9 T" b4 i: G4 q) S
13.     return 0;
    
14. }

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3 m! s# K  v) V5 o0 L! E) ~# R% 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 s& V+ U& _! h1 p& I' W

1. while(fend > 0)
   : m9 L( I! \1 O% z6 Y' }% U6 [9 c
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( }7 E4 y6 \  j6 I! I9 o) E' N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 }1 }' H/ S" R- j
6. {
   1 I5 f- Q2 }# l1 P) z' E
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   + O. H; R" l  `- y4 T0 R" z' [
9. }
   - w7 K' j* k% J) X; s0 l4 H
10. else
    1 G: R; c* m' d# d* I; n& u- ?1 F
11. {
    # J) z6 t$ D1 j3 R
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    - j9 G, T# F( E5 \3 v- @; k
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " Q5 [* k7 s  M) b8 p1 U" J2 j
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    " D& v1 p' p- n
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    # T# |" M( k# X. @  s
23. {
    $ Z' E1 n5 i) x, ?8 j
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    4 ]( g$ y4 l% p! B2 w8 ]5 ]! n
26. }

复制代码

4 @( |2 R! G  t! ~) L
( w3 Y  z6 J. Q' D, f

; [) f* Q  F- Z0 C% R. x! G
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html