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

$ z; M- I+ H: J5 y( u  m) V

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。

1 _- q' \( F9 W3 _% m7 t/ T7 T6 y4 B" 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。

5 S( U: X4 ]( }一、HTTP网页服务器
$ i: r) K! ~2 W% f+ p

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. {
   ; V' k9 x. m: z) f* B$ r1 g
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) t) b2 r0 ]3 L
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   " d4 N4 \9 T: _$ p; S$ M
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ' L' h7 Q* h( q& t1 |* b
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 I9 O% Y& i" G: Q! s) ~
13.             return -1;
    - a7 |- i( @# d" ^, p! u' S7 V- T+ e2 @
14.         }
    
15.     int on = 1;
    + S% v9 v/ M9 R6 u9 Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 w2 d. o# g9 k" L8 O+ J' \9 O* Q4 t. k3 Q
21.     if(ret == -1)
    4 v$ f! E& H8 A( d5 A
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    - K/ t# G" U' L0 t$ m
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 @7 @4 Q4 ?4 Z  J6 D8 h1 b( k
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    / q; x- u$ `* m" b5 k! {9 k8 v1 K
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);
   6 B, b& R  O6 N( b) g
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   5 _3 U3 {& ]% a3 q( z: F* T$ F
4. 。。。
   1 p# R. `4 J8 ?4 G
5. while(1)
   ; n& h1 t, f  Q) ~" Z
6. {
   0 e! s9 I% p8 z2 b% s0 }4 `
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
     W- q8 S0 H: N9 b% ?
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   8 w- R# O2 {- Y$ i* A, r' X. \
9.     。。。
   # ?3 a9 D( r3 `9 f- r. k
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 k! o2 m' ~: o6 i
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   - n5 ?+ p9 P" F  x6 ^) n
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;
   1 k: ]7 O5 J5 Z8 X( |; q5 I
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ q: _9 A8 }1 s: W
5. ...
   
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);
   . O) s' G8 C3 L# Y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ' U! r9 ?2 L; G; o2 }9 t
10. ...
    / l; U- F. a" Z. J/ @
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - w( C" d1 a. L- `; D& _
14. ...
    ( @$ _/ A# S7 z& }  l
15.     }
    
16. ...
    4 o' X* k2 k. S
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;">
   : t! ^& t& g: N" @) H4 W# `+ [
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" \
   . y# P' }7 @- }  V
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" \
   , r/ C! x  b2 h
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   : a6 e$ v6 W6 ^1 J
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   " w; ?% l4 M0 |( S  N/ C
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' V& q0 r9 T) w
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");
    ) e9 l! C+ }8 E3 V; P9 i
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ; q4 H7 Z9 a, Z$ d% E
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" \
   4 M/ s( A/ {5 w( q7 J6 k* ~
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . G) p' G1 k+ S# l" o! H
7.             break;
   1 o: h( {6 Z% N; x+ X
8.         printf("sending frame\n");
   / n6 ?+ |1 D0 O# M! `: U" e' K
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   - G# D* X5 H6 Y- E# D9 |, w: ]
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    : l! Q% N9 g, ?
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 h0 l! n2 e, y4 Y& o" p1 P4 S
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   2 z9 R) ^' s- l9 o0 {4 O
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 c% B1 ^( A8 H6 Y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 ^1 V4 B1 h2 g' G! H: t' \
7.         return -1;
   
8.     }
   $ }2 t$ R3 S" V6 D- q* o( g
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) l" b6 U" E% h* _: a
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - F: y) R) I. q4 q& I
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' x4 D% E0 w$ e: U9 y! [  m6 Y0 x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . m# x* @9 Y  m5 r: C/ Z0 {
13.     return 0;
    $ R: q9 Y; ]# O/ D) Y/ _. ?
14. }

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1 V+ G  Z& y- ?: S/ x1 v: o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：
; S0 K- G) M$ C& b/ [+ x8 _! R
" O0 s2 N4 F. `$ {) h: x, n+ b
8 `9 z: g* K, B

1. while(fend > 0)
   - L. r# R/ O$ Q/ M* u
2. {
   7 ]( |8 I8 d/ i$ I) y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " ?  P3 r/ ?3 A4 P' Q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & U% o3 K6 W% e: N" E" x
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ' i* ~+ b: v4 q4 b. y
10. else
    * m( |2 {, S! D
11. {
    
12. picture.length = fend;
    6 Z/ M" i7 i; l
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    : u/ n- N$ z( w. l3 j: \+ S
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. {
    - j5 ^3 n8 K6 q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 h* g2 H+ W9 W" v3 Q# Z
20. return -1;
    : K1 r! O0 C, x, J
21. }
    : D5 M: D2 K$ M: i. i
22. else
    " S- @; k" T( q5 [* ^# W0 j
23. {
    0 m( _( e, N8 P7 f+ c* O$ S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    6 |5 B+ |6 T; u2 R0 o
26. }

复制代码

( `, m  S" d% ?( I2 c- T

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