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

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。

8 U2 s2 C* l& c

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。

  
  " ?- T% |) ^1 x% S- m

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)
   ( P! j* {; U! X/ I9 Y7 L
2. {
   1 |" O3 R, z. Z' J/ R. ]2 s+ K3 L8 E
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % ^1 E" F% A5 {, }! H( g1 _
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) ~( `: v$ K% y6 A. T# V5 d
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ! Y5 n& |- z$ {7 ], ]" a- v+ s, D% z
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);
    
13.             return -1;
      \, Y) o0 @! m  y: y. c
14.         }
    # ]% Q, w" d& ]2 P+ M4 s
15.     int on = 1;
    ! S: C2 g( a: f6 I* ~6 ~
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' P. j9 @: L3 n" O+ @
17.     {
    2 [+ M6 A/ m. e. D3 V
18.         printf("setsockopt error\n");
    3 ^9 Z( ^! m4 m# `
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # M) J% T7 h  T) d
21.     if(ret == -1)
    $ H. Q- J  _7 Y  x- Z1 O6 ?
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    9 i* t2 L  d3 w6 g$ I
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) w0 `. o" Z$ U# E( }8 L
27.     {
    3 G5 W+ @* L0 _$ z/ m, {
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( K7 k- L2 X" H; R5 r
29.             return -1;
    / d9 T) O4 ~0 [" |: B
30.     }
    
31.     return 0;
    0 E6 O- s3 s* J/ W! _2 x+ j
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);
   ; D. K2 j; q) R0 @0 V
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   6 `  G+ v9 O8 n
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");
   % b1 f1 @6 b' e3 T$ }' N
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   8 z( K6 l# I0 [- |  z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 w6 K9 v4 X4 N
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . W; c" k! g& j! p: Q+ }, n  V5 b
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;
   ( O) o- y9 ?: P% L9 C
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   , F( I! W/ S: T/ z$ D
5. ...
   9 v- K4 s" Z  R. g5 k& {
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " O6 }* U4 q+ v3 \4 H8 L
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);
   
10. ...
    + |5 I/ @+ o# |3 ~4 G  b& F2 p
11.     while(1)
    & \) x3 w6 k# j
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ' C  ?# J/ U2 C" w' I' c
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" \
   
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" \
   ) S# w! A" q6 q4 H4 B4 d9 @
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' T7 X" h/ _$ E
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % ]  {- K9 O6 W! a" {3 Q
10.             STD_HEADER \
    8 M; Q8 u) `) k' z8 R2 j1 O, k% |
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ' S# j* r) Z( {6 g! V% [
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    # `3 w+ V+ P& j- o* i- y
16.         free(frame);
    7 y/ g1 \4 D1 m/ ]8 x9 o
17.         return;
    0 ~. }8 O( i( s4 P
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" \
   - ^0 q/ H; O% U' e
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; }5 N5 e; U5 x& f7 ]
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 n+ T3 }% f1 b& J( |
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : p. n5 ?/ {' N3 w& q; l2 i
10.             break;
    4 E$ Z; t; d% `# @7 I* E
11.         printf("sending boundary\n");
    8 `' W0 K4 t! [7 z
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( s3 X/ K  U' T( ~, Y! {! R1 S6 n
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。

! ~" V4 v# f- Z# {5 ?9 W3 l4 x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)
   $ Y0 t7 x1 e( W! N8 o0 r8 z& |
2. {
   9 C0 Q$ x0 G4 n' ], P! v
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , `8 K7 r8 {# }" w4 N
5.     {
   ( {6 t* a+ ^9 c+ Q5 w3 i" C5 u( f
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ( s# x7 }, D' T* u4 j" C, e
7.         return -1;
   3 V' }1 z% A+ {  R3 A8 `: @( i
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - b9 A% ^$ K0 @4 w% H
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + g' p( K; L" ?/ A
13.     return 0;
    1 ~+ l; v1 s) X! I( x/ s: G
14. }

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0 U7 G. e% l- G9 q9 L+ n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)
   0 T. M0 R8 `' O: K" f( f  G
2. {
   ' J* B+ {% A6 V0 _8 B4 M( A5 |
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 ~  h- B( F) H; l" }+ K8 D. \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 i! P1 H4 X( t" P8 g
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    2 G$ R$ ]+ ]: _# y- _7 Z, c& C; \* V
11. {
    
12. picture.length = fend;
    8 f  `1 M5 i1 U/ O0 _2 j
13. picture.fin = 1;
    $ W" y7 ?4 u0 L6 M  a' ~
14. }
    ; a& v4 D2 U! x: h0 v
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. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    1 X# o! Y3 {* l
21. }
    
22. else
    
23. {
    , z4 v& c8 [% q7 D& v
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    5 m8 \# o3 W+ w4 w, Q( n6 \
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html