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

  S" q% j7 B! T# ?

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
7 j$ o! p: b0 Y3 ]
! [- ~1 z$ ^& V5 l1 _; ~2 c7 p

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。

& B( N8 x$ z3 v( M% S

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
6 w' b/ |% Y2 v- K

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;
   % H! v) T# b: i- x
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 `0 i3 O1 h& S/ l" R+ ?
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 y( z- j; k  I" N4 `: Y
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! d  G' G1 I! O: x" C( M* M
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 ~6 u; i! c1 \. |5 j& f
13.             return -1;
    7 N: s: l: M$ ^) a7 i$ Z: ?* ]. Z
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! [/ K& v4 O9 {# B5 Y  o1 f
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    0 j: w! S! L5 s: y/ Y
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 g& u8 m; v% X3 G
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    2 J6 K7 u4 `% z, ?3 o+ t8 S
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 V3 C/ j# k; J& T6 x# Q! {$ s
24.             return -1;
    1 M2 X& S* o- [
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / {6 V; H+ t" Y, x
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    1 [! s3 L* G4 n3 D" K7 ?% N: o* R  G4 L$ B
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)
   0 T7 h( v6 Y# J+ m- y( u. Y2 g
3. {
   
4. 。。。
   9 u+ Z  E3 v7 ]# Y% v
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & r1 G" V2 O' r( }; [
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ! N8 Y) ~2 a: _7 ]6 [( \/ L' J9 R) n
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
      c7 J  W. p& q* u/ g6 ^: T7 _
12. 。。。
    0 c6 v) P0 }  S  k7 W
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;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 x1 ]) t: i3 I. b. N& P
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;
   0 Z! ^8 ^. @  r
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / q) Y: z' u8 O4 g" K
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' _+ L: h0 U! e* P& I3 d
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 P" x* y5 f+ d* x# O( O
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   1 v0 Y3 Q7 v4 ^
10. ...
    5 f/ S* Q; O! A6 g) F+ a- J
11.     while(1)
    + I& ]  Q/ X# o5 M& r: g
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    . ~% `* R6 M2 D
15.     }
    2 g5 @, N7 F. D5 U. V# |
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;">
   8 ^9 j, t. h. o: `- P; V' M
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; P$ M5 j* I) k, T
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"
   0 j4 x) S* P3 a; ^$ w+ |* `/ L5 z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) j5 ]  }0 o% L* b8 k1 b$ h
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 s( s  ]  F! u. N: X; Q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    . {6 W0 X; F$ ^; Y9 Z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    $ [4 S* s& a& v8 }% |( Y  ?- V
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; Q  T6 |4 s" m; V
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / I2 _9 [% N! R! z8 e, D" a
15.     {
    ( ~' p( ]" X1 R& M  ^; i8 a
16.         free(frame);
    - d: g+ ]8 k9 C9 T: [# n
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" \
   ! S# k; l4 L% I
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");
   - S  e6 S- k4 }) P3 I" i
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   3 C4 S* v/ I6 Z% Q
8.         printf("sending frame\n");
   + ~+ m5 r% u) X
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   & }) X  E- {" L& q4 N) u
10.             break;
    % [4 |' J% N, J1 F+ {# g
11.         printf("sending boundary\n");
    & a: m! `0 R& L
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 F' D$ |6 y. e
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。

# e% U3 H4 H( M( v二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' b0 H) L; |0 N& B4 u" ]* ^) @+ r

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) X* F* H1 v9 J  ^! O1 K, C$ B
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   + W0 S! q5 d$ C( g: I
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   8 f' H# D) w- i9 }
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   9 R. n) P5 Y+ X' o% p2 G. a
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 P$ }' H1 Y6 R& q! a7 ^
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：
8 [6 n& y2 }4 V7 l
9 P+ ~1 g0 x! T* N" |+ A

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ ]2 `& n# Z- X2 w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ( z8 Q: D7 R# e" C( [+ c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! \- @) b4 o% p# L/ }6 C
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   0 l, x. S  a# L
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    9 x4 d7 T+ m, O. w1 z
14. }
    . T# }: A: I7 E3 B
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) s* h3 A# b& v2 @& |( _
17. if(sendbytes == -1)
    , ?  n" R) @) b* r3 A
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    / `( g3 P/ j, |- d; o8 a8 [1 f
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / w( P/ F0 u( s# C# Z8 k
25. }
    : T/ V6 J1 X* l2 M8 w% b
26. }

复制代码

& T; z& Z6 U, j' X" @

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