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
: h: x9 v" p* V1 F4 K- K
% ]2 K8 M0 f* `3 _  j6 |/ X$ w/ T

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。

: S2 f! |( B/ X5 C  v; M. k$ J* r6 Z

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # b  k8 r0 l) m5 }- E  ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ e' w! h! Z2 c5 _, {( k1 u
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   : i# e+ \  ]8 ~+ e" S% F0 t! k% s
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + L1 R: r" Q" l* V
9.     int ret;
   3 f  H' L( T5 B( X
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    & V( `" V5 I! i. }- n7 }9 s1 v/ f
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    % A6 R( j! d: n
14.         }
    " b8 J. C. ]2 `8 k  X( g
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 P9 N2 V: }4 Q5 W: `6 v4 a5 v
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    # @9 ]! `$ ]# K: v+ ~9 Z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % a* ]3 v$ w# z7 C  r
21.     if(ret == -1)
    3 K5 ]) F2 u+ v* e# g
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' @# }8 t8 T8 v. {2 N: Z: I
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    1 |1 c! m5 z% H, }7 y, k
28.             printf("Listen failed!\n");
    + ~0 T1 o$ @  M% G8 x/ p. x
29.             return -1;
    
30.     }
    7 j/ K2 h! I) W6 a1 B  ]# z
31.     return 0;
    7 Y% S) ]& I6 @$ J7 u) l7 {
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)
   
3. {
   & u" ~6 f% x3 A: x! [
4. 。。。
   ! O% ]: f( E! [- N- Y
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.     。。。
     S  Y; C! b  E4 }
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " I8 a2 o0 A$ l4 }
11. }
    
12. 。。。
    " h! k" ~! t/ g& x: F+ ~
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;
   " v5 V8 t3 Q/ ^  K, a
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % L$ k" @* T+ b, H) T- v. `
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[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 d0 o8 ~# I  ?$ M* x* D5 x$ K) u
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)
    9 d* h8 A; N$ ~! @  ~
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 B, d1 L; k1 m( A4 P1 M) \& e
14. ...
    
15.     }
    " `0 s% o$ A' M1 l( _& j$ _
16. ...
    2 z0 V7 w( j+ p, M
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ) R: J1 a; ?  \3 q0 G7 j& u
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
     u: ]0 `: x. b: a7 J
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; u* h  ^# `: ?9 V. W6 \( w
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; ~$ Q! ]$ x* m1 D% Z
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" \
   5 E2 v( F3 }% ~2 q$ B
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   * t- |# X. p# {  @8 o
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");
   5 G  Y# H8 \3 p9 `/ z) s2 {( I) ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   : n, Y" L9 C3 F& @3 t3 |% F
7.             break;
   & J2 h3 g' @8 Y4 p
8.         printf("sending frame\n");
   & I( t) y6 _; v3 }0 k) D
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / Q  q- ^7 S* N1 \3 ^" \
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。

  X( Q! U$ v, h8 m二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
5 m" T& i/ k; ?% `/ Z$ W. r$ w0 T6 [

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   5 d- O3 i" R" P# a+ N: }* A
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ ]% X- x8 `* Q. A
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   6 C3 b6 D/ u' W5 I; o% y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   , J# E# P/ I" A- F" G- z$ t
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 \2 k  K# M- q( m0 D( g
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 C8 u2 J2 ]  ]3 b* l9 ^) [$ y
13.     return 0;
    
14. }

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6 ]1 F* T; }+ M/ f' o) m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：

( @6 W4 L+ n6 _: o5 h0 Q
2 D' {) E1 {( l" J" t6 v8 k9 o4 i

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 d4 g0 Z8 f) P" i7 [2 ^
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   * R8 n) a! }7 t# D
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 F3 ^: I4 w$ g8 L3 f( N, j$ ^
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    ! @+ \& P4 t2 z6 g  c
12. picture.length = fend;
    7 x5 P2 f- I5 y2 \6 |
13. picture.fin = 1;
    ) ]& J6 l5 N2 Q
14. }
    ) I. ?7 U4 w5 d7 R' F& I- \
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)
    ( j8 Q6 p: T) C3 ^, Z, J
18. {
    : [, |3 s( j7 o$ v6 |
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    $ ]9 X" U2 s$ ^! T+ B: {3 U
22. else
    $ ]5 Z) ~* N1 B, D
23. {
    2 L6 h/ n( u# x4 B; n
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 h& Q+ l3 `# X% k+ h$ k9 G3 w# s
25. }
    5 h0 y; B. A- `/ J* f0 L0 X' H) c
26. }

复制代码

0 R( I- i  B; a4 @* b" A

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