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

, \' y7 ^, W# q% b

  t- h. l- x' F$ i3 M

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。

' v& e" W$ b, M1 O, s" J7 g* X

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。

  
  - |5 d5 z7 E9 W4 q1 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。

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)
   / Q9 s( ^1 M0 S& @2 m' K4 C9 a6 O
2. {
   
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( a8 I' z" u9 g8 O' D
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 M* X# H- A0 X2 T3 V; j5 ~
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    % a, e% B  _1 Y) Y5 x+ u2 ?0 n) i
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    * e: d0 \/ w, z2 U! h. Y4 n
18.         printf("setsockopt error\n");
    * V  k. g7 e# D  G. E
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
      I& {- z6 H5 q7 r$ D+ F& l
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' {; k" t5 K7 @5 N- C
24.             return -1;
    
25.     }
    + H5 U- r- [- I$ j7 |8 W1 q2 l
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , m6 S0 t  l6 K7 D% @$ `+ A
27.     {
    - ~: G; ~* Q: {$ h- L
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 R+ H7 U, O4 j
30.     }
    4 I8 M) Q4 r6 b9 K0 b$ U/ @$ |5 w5 u
31.     return 0;
    5 P, U# D  k5 n' @0 ^! Z
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);
   + }' s5 I* a* E& V( s2 e4 b% u+ ^3 N
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   & V5 y: M  E- {3 I& q
3. {
   
4. 。。。
   1 b( e* s# z2 [* y& p
5. while(1)
   
6. {
   $ y0 a8 ^9 l3 A6 r/ y: I0 x
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - Y% m& C; w% s6 z6 e* X/ H
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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;
   # h5 ~2 k* k6 e, b5 U
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   , P5 d8 ~% L  z9 G& z* t$ k1 f( _
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % j. y9 d* M/ F8 l! N+ d
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 N% D9 D4 z  S: M+ C  T% u
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. {
   $ w5 ]3 F3 n3 b
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; ^7 _* B( X2 H8 q) r) b
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " ^) `" z+ M1 x1 ]6 r* q
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + H8 S2 H& E8 m0 z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ; ~( t$ d7 Z; s. T+ {6 I
10. ...
    9 ^3 B+ Q% X: K  h2 A) x) d: E
11.     while(1)
    - J3 b4 a) |. D- N5 q
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      Y3 H/ |  |( ]8 C. r( J
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;">
   . G* F& [8 d1 [, k8 k% R* ^
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" \
   % I, ~$ a# q/ ^! K# U  }& {/ \0 _
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"
   . z, D3 z7 b6 u1 I  @, |: X( Q, i' C3 a- Z
7.     printf("preparing header\n");
   ) x! Q3 v2 {- i# A! ^) F
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & ~" I4 T( z3 F2 \% ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   3 n5 D# }* j2 g, I; B, n  K+ |
10.             STD_HEADER \
    * I2 C1 ~' @, s! f8 ~4 k+ S8 Z7 D
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 y6 ?* a# [/ _$ b- e3 X
12.             "\r\n" \
    ( Y- w! ~7 ?5 [' M8 `* Z# l( s
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 w/ {/ \4 D9 e6 [$ }  D
15.     {
    
16.         free(frame);
    8 R; n, n/ p" `5 I" |2 I1 q
17.         return;
    ( O1 o, P) U, K6 K" i  ~& U
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 ~( I% k) Y2 w4 o/ f# f
10.             break;
    1 I8 m5 i# k! u) M- ]. r
11.         printf("sending boundary\n");
    4 N( Z, D: h$ A  {! W
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      Q* y2 `* T# B) z6 U) F  G
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：
" ^) N  x2 t! f2 P

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   % x9 Y; l! h) [( A
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 S9 G0 R" H2 w1 r- f
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * h6 f8 w" f( T
11.     addr->sin_port = htons(port);
    9 s3 C' e; {# i. ^1 R
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    * J* j5 `! q9 O) j
13.     return 0;
      I5 x: g7 O# |% T7 a3 s, B
14. }

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! z! q; K$ N( k) Q
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：
  [% L& v( i, ^: Y. f

7 S$ Y: @7 a5 q2 d, k6 a$ w

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     g9 E) G& m: i7 R3 @6 ?, L4 t; k) s
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 a  q1 M2 ?; z5 Z8 l$ S0 q5 F$ A
6. {
   9 [, N: {+ o2 {2 X
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 m9 ], C% X! Y8 P0 w. F) y: B
8. picture.fin = 0;
   7 t7 S3 T6 B" h0 L) P0 g+ }: W
9. }
   
10. else
    / }# z$ K1 T4 O, _# Y# d
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( W0 p1 d' y% r3 D( H5 R0 j
14. }
    ( W+ t( K, l5 E+ V+ B% k
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & k, x: O% ^6 j  s. Z4 {5 x# A. q0 ]
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    5 E  ]# b- K+ z! W& }5 Z
18. {
    ; b4 E* q! t+ A& B6 e" c8 z
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    8 `% T& N- Y# ~
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    / v5 S: W1 d! I
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 s! ^% W; h. a( ?; J: w' R" A
25. }
    
26. }

复制代码

$ g0 Y: A: e) |) f+ l0 ]( D

  C; c" d' F: X' S0 ]9 `, ~
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html