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

1 Y& R9 F, v/ Q, M
* p( U- A# w$ ?

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。

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。

  
  - v, l2 E2 A1 |$ x

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。

4 F! Q  K( _( H  m! C. |9 g  ~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)
   : ^8 w; E7 B( q
2. {
   . R4 R5 V& O$ }& {7 ^! c% F- n- U
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' w6 |& f! v, r# u
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; @9 Q; j1 m* [7 g# {  S" v" M
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + e2 {  `7 d  ?$ Z8 q
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) B5 B# W+ l" a; c9 A/ B8 E; t
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   / F$ s5 ~3 U$ l6 h; y8 {
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;
    
14.         }
    , n6 [: s$ A* B$ `& |( g8 c
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 L3 u1 Y# v  T: \! [: m; Q
17.     {
    " g* X2 }' U, h0 s8 Z5 D8 I, ~
18.         printf("setsockopt error\n");
    . _* K' j: e6 t' y% h9 J
19.     }
    / W6 N9 X+ V9 x9 l
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! L; k+ S5 @# [- A7 d6 A# i& B
21.     if(ret == -1)
    3 r8 ~* M  {6 v# k$ O
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ( R6 L$ ]9 V6 K( X  A' G* ]* c0 B
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      B8 E. E4 s1 ~- T. v4 _
27.     {
    0 h6 R) w) u* M3 n. L2 G
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    % V  S+ V7 R8 @4 p$ X4 B
31.     return 0;
    . v' J+ B8 r  l6 k! G0 m+ D8 b4 X
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);
   6 a( x1 y* L) m/ {
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   2 k4 D' P/ D+ q+ O0 g
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + E" D# ^1 z! ~5 c4 q3 ~
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   - {: o: {+ S8 r, Y7 v
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - A7 _4 e& c8 a
11. }
    
12. 。。。
    , E3 |4 E0 j9 H2 ]7 ~8 {. c1 n
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);
   ) M* A' E$ k! [, q0 |5 g( o
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   " N" s4 x5 Y% O/ Z% G" A: l
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * D5 J& O3 _% ^: [3 s/ \
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;
   " A# Q1 F7 t; L0 n- K/ w: \
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   # r1 @3 n& ^  `
5. ...
   7 |2 y  P1 ?' i5 q* 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);
   * _) d# K3 v: n: t9 @( C
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   5 T* J& ?, a$ L& L# T
10. ...
    1 ^8 A( p( Q9 p; J# B
11.     while(1)
    * f$ ^' t: U6 \5 q) n0 k" H
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   
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" \
   ! ^2 N% v( h0 _* N' G- |4 d
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
     ^/ i; u5 J; f' i
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 F3 ?( q( @& ?$ p+ W; g
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / M" T  k4 \/ |4 t# ^; v
7.     printf("preparing header\n");
   % k/ [9 z; x% A0 d* r7 Y" L
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , q( v: g( U0 E) x
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - F3 b! |, S6 [( x
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! C0 L) F! n, B7 S' [1 V8 f
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 Y' s+ z) }: r: v1 L, L
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 p/ b( T$ ~6 u& X; _" E& Q
15.     {
    2 f* ?2 m" q& R. |/ C1 N
16.         free(frame);
    
17.         return;
      n0 Z7 ?9 v5 q; x6 v. B7 O
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);
   # h+ J6 \3 w% X
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   5 m% m7 W$ r$ c$ \* G* u
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    + M, @2 S1 [+ k& Q9 d
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - [/ Z, \- S* p8 Z+ {
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：
& K: u! A; N( b' F

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   + U1 Q& P9 K$ m# \
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & }  s/ l* ~" Z1 }- v
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 X9 @- x9 u+ N; m) J5 B' R
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 i7 G. p9 [. c$ V2 p- U$ h4 [
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    8 E9 r6 ]9 O8 ]! W3 {" o. B, j
14. }

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4 z6 M* _: D5 e% }% F
% t4 o1 f! a$ w2 ]' O% y8 t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：


& H! F! a8 `* v9 u

1. while(fend > 0)
   
2. {
   3 ~( ^( l3 l- a, s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   & s. I7 u  A9 {; c# n, p
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   2 N0 ?7 L6 l- P! H0 E5 |! K" j
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , s" H6 H8 q# o* j$ ]
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    9 e& _8 u1 Y" L5 N
11. {
    9 X1 A; H  M; Z( y; G7 O
12. picture.length = fend;
    ) Q8 R; d" B& x: n
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' h* u# {) v& d' l/ D, F
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " E) X( ]! h" G8 r. \, V3 z
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ' L6 C; L) C' D% o% R
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 e) f, u: |& w) v+ @
21. }
    
22. else
    ( {/ d0 h7 @: }; _
23. {
    ) _6 j) u( V% I
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

# `7 I* i+ K+ h: a5 Z6 P& s
# W6 @9 I0 n. u

  k; L6 g- y  t) w0 Q
- ?: o: c; C) _iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html