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

: j# w5 \9 G' H" D

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

; C4 r' n; J& B. 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。

; e$ M: a9 e9 G' J# h

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)
   4 W/ D$ l0 y3 R6 `) g6 [6 |# C' n
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   2 ~0 E% i7 x8 g* Q+ S
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);
   / ?/ S* S) N) V* Y; f1 c1 Z" F4 F
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   8 [" i5 F" Z0 q; _2 z6 v
9.     int ret;
   . ?0 l% F/ O; P
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 A+ Y& l( U0 b9 R' D/ w/ ?
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    6 E7 j3 ~2 e5 h* Y( _4 ^
14.         }
      E$ t2 s+ Y4 q. y0 _/ i
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 c; g7 w* O+ v; p; p, W
17.     {
    , R! G! H& X9 L8 l* N6 ^
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 U' Y& e' g8 `, h
21.     if(ret == -1)
    + F" `, N* o' l& e3 ?
22.     {
    : B# t. w& b5 J6 J
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    5 I- |, @  N+ O8 @, R
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & |9 `: \# D1 {. Z
27.     {
    ! \! h# v( T- Z" S3 [# l
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( t; W# b3 U6 _# c# O0 q& s
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ) \5 ^4 E( J! ?- \; G! _9 G2 \% O" w' P
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)
   5 ]( N' C) u1 f7 \# c
3. {
   
4. 。。。
   $ H- \0 p- v) \/ g( m) u
5. while(1)
   : i  [% z2 k4 K" _# `: H2 l6 X
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 n& ^4 \# C, @9 t6 ]0 p
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ y# ^3 I3 f/ @
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);
   " s% i9 x0 S) L* \; a5 `' S6 M
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   + H- q, Z0 s% k4 }+ x) d- X
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - J9 u0 `5 N7 ?# }' G# ]
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   & \. ^7 z7 i8 u  ?! B
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 v  r  P* {8 E" I' m( Q. g# e
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;
   6 \( Y  U$ f% x  a
2. pthread_cond_t pct;
   ( Z7 C2 |5 O% ~- w/ M- z. h$ i
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   & d  I0 p" r. X. H  U2 G. h
5. ...
   - Q( P& F5 X. v( H: F2 v
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; F! g: F! G8 |' x; o( G
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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. ...
    3 V" R6 o3 @5 H% Y- m& W
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 I+ v5 \1 q! m3 o2 w- @5 ]& i
14. ...
    ) \  }, ~2 _/ ^* x; L9 S. ?$ C6 y
15.     }
    2 o& U$ E3 p9 L1 ?/ z6 e
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;">
   
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" \
   8 R% `9 R2 `* U+ L7 z0 l/ C
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" \
   8 C; T5 h% Q( [  J
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 T2 O6 ^# w. v- |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' D: L5 P% e9 y" @) N
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 W" G! U' R: W
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 }7 R0 X7 B7 ^
12.             "\r\n" \
    % C. U1 X! S6 o) z3 i
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # x! v4 n" s0 U
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - R# N0 i4 `; Q7 E
15.     {
    
16.         free(frame);
    . @- M& b% F4 k* {
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" \
   
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)
   9 p. T' v" h+ p
7.             break;
   5 h" t- M2 o0 B4 E9 M  O
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   - L( k9 K( F: I  h4 B- X/ d) e
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

8 g8 U# u% w& j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)
   / v0 `7 G2 h( o5 X$ _( {) E
2. {
   * r! ?8 n6 v8 f. i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ! E( [( v) s) A& Z9 f; a
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   " C  g! Q( s" F, b3 |, W: x4 }
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , J5 z' N0 q$ t# j, r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & K: z; w: s. _5 j
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    # d% D! R5 ]2 r; O& F) C7 g  C
13.     return 0;
    
14. }

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0 k5 F3 N, C  K  O, y
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 P, Q2 \/ f! d8 F4 m
% e! T. _6 m4 s0 x" {9 q- \

1. while(fend > 0)
   " Y0 z0 ~. {- r2 r4 K
2. {
   " U5 A/ r5 P6 a+ A7 V! l
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - v0 ^4 h; q- z# s! V! s1 `; A
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 P9 C2 L0 D- O  k
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; e. C/ h" ]6 v+ D3 W. f& \% C
8. picture.fin = 0;
   
9. }
     x) J3 v+ n2 c; ]( d9 y6 ]$ {% A
10. else
    ) N3 r( K: a2 k' o8 ]7 u& R
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 Q* ]0 V( d* o. Q6 a7 `1 j0 U
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . B8 }5 H" T* e/ K+ J
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    " ]" j3 Q/ z# U* I
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    # A+ [0 ]* J& ~* O' ]+ m
22. else
    2 i% \  B1 \1 ^4 O2 m
23. {
    - l4 Z7 c1 Y* v( q: ?) {; H- \3 N; j
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    8 X, W5 q7 }$ m* I- O
26. }

复制代码

. m- ^' K! E' c0 _/ f- RiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html