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

$ v8 w: e9 l2 U
0 M" X# |) Q* K

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

2 s2 ?3 W3 q  x  q

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。

( a7 l, e# p! {$ v

( g, ]; p/ Q9 N2 ?( j

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
/ F# p8 r4 _/ |1 f# v

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. {
   . x1 x( B! U- y9 b: L
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);
   ( G# o2 q9 v9 a) [
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   4 ~4 ?$ J- w0 U4 \9 g' h5 b
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    # h2 b" M7 \: c+ {1 O* q/ Q, b8 k' W
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + c, t( X8 {/ a8 ~
13.             return -1;
    
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.     }
    3 c) O/ T  b  c3 K8 z( f
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' X7 ^! G5 n9 R9 v% }, t% w. g
21.     if(ret == -1)
    - r6 T$ V' z6 g4 |, f  m' w
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # s( S8 l; U8 P5 V+ B3 k
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; ^' _. n, G$ J6 N! E
27.     {
    9 I+ y, p2 N  A  p( C( M9 H1 e. C
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ x2 g% J" ^/ U3 r( v8 h0 G
29.             return -1;
    , m3 |* V- d8 f. h$ ~& T6 d
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ) t; u/ N- t( A1 o" C. ^
3. {
   
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.     。。。
   % [' F3 t5 M* `1 L/ E
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    5 {9 D; e% C8 y
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 p( A9 `* A$ S  X' o
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 U# i) ~" H3 a; L+ d+ T6 p
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;
   # d0 l" }$ y& {2 E1 h' E. t
2. pthread_cond_t pct;
   4 S- u: \& Z; [5 E* w# M
3. int main(int argc, char* argv[])
   : S0 m' q$ H6 J3 t/ _& o! m3 f
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
     L! V& g4 i4 c, E  t1 c
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);
   ! J. X! P, m5 _" i) d- `) Y6 p
10. ...
    1 Z  f% h) z* `1 E9 F
11.     while(1)
    5 f6 P# C  j# _# ?1 i5 K+ B, j
12.     {
    , `  p& R# u% a! ~8 u: u
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ y0 f( k8 |- M$ f8 _
14. ...
    3 S* i' f6 X4 }5 X: O
15.     }
    
16. ...
    ( U3 O& q& e$ f7 ?: p
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;">
   # v, S/ h! X5 G
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" \
   $ |$ \2 ]0 _9 z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   4 [) ^7 D5 X" }: ^. p7 k3 s
7.     printf("preparing header\n");
   1 L" J$ Q0 {/ Z* V* L
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " x" H' ^8 A% P7 [# {
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
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.     {
    ; l- o& S  ^2 ?5 Y
16.         free(frame);
    
17.         return;
    
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");
   , p/ X; H5 j* r( _
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     e5 G( O4 m- q4 E
7.             break;
   $ y9 b, M% J- e7 @+ L& p7 M7 t
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . {; Y, {8 d& O& D! u
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / D* O- `: B) H4 ?" a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 M4 u. F  l" U4 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。

6 i5 U3 B$ j. Y% I5 D1 `  r二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# W$ G  o' i8 c! ~0 n

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   * i% d5 ]0 {' V' ?$ X3 }9 P8 q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; f% Z$ V2 a2 E& y3 j' B' k( G
7.         return -1;
     o, e4 e7 }+ d. \' j' K! J5 Q
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' _. X3 U; C; j
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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; r3 x8 r# Y# m* F4 R4 [7 H
  |6 q, \  U+ u! @9 w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 y  |7 ?* a8 [+ R7 v9 W
. D% b& G) Y" a5 W. u, l

1. while(fend > 0)
   
2. {
   , A0 S% K( T7 k5 k/ x
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   0 u$ S+ V, |3 k# e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ; G  g/ _. _1 ?6 |) z) w# B
9. }
   " S! d7 x! m7 k5 X4 N6 H# ~! c. u
10. else
    ; _' _7 Y% y, [1 F) Q+ N9 G6 g
11. {
    6 y: D8 R- z3 H- M
12. picture.length = fend;
    , u5 z3 x& F8 Q4 S5 k/ t
13. picture.fin = 1;
    & u7 {  N  N1 H& g5 ~1 U
14. }
    $ w4 w. j! ]+ D+ V- S; \
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      U! R" Q& l! Y# E7 ]
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ M9 P3 ^! F# \6 C( y
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    & J$ t! i$ n, I9 m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    8 m- k9 V& O% o7 i2 h& [
20. return -1;
    4 M5 a* s0 v8 j2 ]
21. }
    
22. else
    0 W- k% H% k8 ^7 E2 x
23. {
    6 y3 P. }$ x) A/ q  z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! q  B7 D! c+ r5 v4 O
25. }
    / a2 O, r! b7 h1 x6 g
26. }

复制代码

! c* V+ a% m2 f4 ^iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html