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

, H! ~1 m5 B2 E, j

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 `0 r) r, T3 E6 }/ W

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

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;
   ; Y7 ?' ]- g' K* j
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - X& G# P. R% h) i( Z# N) {3 B
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; D+ c' F. e8 h' Y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) R5 h7 G# R; V7 j4 @1 \7 O5 e
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . A, j. ^: d2 x$ [1 I4 l
11.         {
    * E) R; y2 S1 O
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' c, @, Y8 l) i* `* B% B/ Z+ n
13.             return -1;
    7 p. G$ W7 w9 b% j8 d
14.         }
    ' m- I4 ]/ m( M( b! p
15.     int on = 1;
    # o" T# i  w" O+ t
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 D; b# g/ o/ x, ^
17.     {
    ! |  i0 H4 N2 ~! X( N; p
18.         printf("setsockopt error\n");
      g: ~" k6 T( ^3 ~4 Y
19.     }
    , k3 }+ f% z! Y
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 P+ Z6 C. f. n) m
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    % b9 r2 Z3 S6 l- ]9 l
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + ^+ u; V0 {3 u$ q! F
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 c% v0 i5 C% t* M0 E/ q
27.     {
    ! ?" _" u$ W8 z4 ]# d, @# Y$ p
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    , u. e! y6 M: l# ^$ G3 a
30.     }
    
31.     return 0;
    % h% @3 D0 ?5 f; A
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 b7 I4 P3 H8 |- T8 p) i& M
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - U9 c# b' ?. F1 I
3. {
   + d3 B  X/ [3 B% i: B0 T% h
4. 。。。
   - n# l: [9 I( `( m* g7 m
5. while(1)
   * ]$ x; z% o8 A9 d
6. {
   : \2 M+ L" W  e# U: k7 \
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);
    + Y% H# u( O' V, \! W; T
11. }
    , x; x' y# i/ l. I$ m- ~
12. 。。。
    % W4 }; e" @8 [/ t7 [" X8 K: @
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;
   * [: _& C( `7 j& m. `5 q' I6 g4 r
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & @+ L4 Q$ C$ L2 M( G
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   ; s( ~, f  R9 u5 b
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 T$ b' q2 N8 p5 z
4. {
   ) s. G+ \7 i% f- j6 o
5. ...
   6 Y) H$ N* F% N- L" @6 e
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   8 @) T9 @/ c$ k, [% _  ^7 \
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    - x( T/ y" T* M! Q+ C  @$ }
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    * f9 C. }4 v1 u
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;">
   7 m$ q! B  ~! q8 l
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" \
   & x" X: o% d- w2 M* m$ V5 L. K& x
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"
   
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" \
   * h* a+ N" A" }. O
10.             STD_HEADER \
    ) ?8 d2 v  t/ J% @+ P: e" @7 C
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + b+ |6 F  X5 g, w9 c; }$ N1 t6 U( \
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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" \
   * b- q. ~* m+ q9 P9 K, W
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   6 |+ Z2 U4 K3 J3 A' Y' P
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( C/ j, [2 G1 n, G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   # o% C& g: G: i( r; H9 H
8.         printf("sending frame\n");
   ; D, f7 \! L, R; y" R. i
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ( ]  c& q0 {# o5 H6 X- k5 G
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\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。

" a/ O/ y3 }0 r1 |0 @二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ f4 k2 p9 r, N: W. Z( E

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   * B) B5 J8 [1 Z5 `% t) E% o' n
2. {
   $ c8 T( V& i" h. o  W
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ( t. O/ }. {% ?" Q, E) Q
5.     {
   , i* T% w' Y  ^; ]8 D
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   7 N$ o/ r# m' L5 Z+ Q
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - V9 t6 S1 j* g/ w  {0 r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / _2 W6 e# y8 R  s8 [1 U: b* g7 F+ ?$ x
13.     return 0;
    
14. }

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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)
   
2. {
   " \8 k; X! i4 Y0 T2 V2 \
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   1 G: s* x8 i. L* A3 n' q. `2 z% _. s
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 l+ L# Q( I( b0 W7 I0 t* {- i( o
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ) U' t1 R: y. |5 P4 b- {
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    " V! e! n7 E, Z0 _' s
14. }
    / B6 A# ]: v- i' D) a
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * u# g8 V: r* }
17. if(sendbytes == -1)
    3 i9 t6 X4 C$ _7 t( q
18. {
    ! g0 _; z- k7 i" H* m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    / G- H) Q% t4 H" Y' u9 x. f
22. else
    
23. {
    8 ^7 Z) w, x  V1 E, j8 V. p
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

/ ]6 x. h. o- a% K1 {" LiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html