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

9 Y/ `3 ?% b5 x% ^% ?2 h

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
1 t- t5 R' [+ \

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。

. y. u  x4 h/ d# j4 _0 [$ \/ [8 b

$ ^& s: s; o9 z0 C, U

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);
   2 G- e! K# S4 r' O# v1 b* C9 e
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 B# J# r3 a  A7 G% M5 Z* A7 O
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * J+ }) m! F3 }+ ^+ b$ ~
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) `5 W: w% ~- M, H9 x
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 R( F7 ?0 d) W0 }  `& t2 E
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    5 t! k1 p( ]+ N5 O4 J
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . `8 u9 q1 Z$ Z/ u+ I
17.     {
    $ ?9 r" [  T/ R. \- \$ Y" b
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , y6 Y( K$ f' G1 g
21.     if(ret == -1)
    % }* W8 M: f3 N* y/ J5 c  s! U/ @
22.     {
    * y! E9 M$ ]2 }# g* H$ y4 i# y  X5 S
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    0 M# t3 j1 |" d6 B
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 Y0 S/ `/ U6 V+ P, X
29.             return -1;
    / `' W9 T5 k$ _  e$ j: J
30.     }
    , i- y8 P- G2 f" x; j
31.     return 0;
    ! c; I( H, x- x  w+ E" v6 R% H
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. {
   . j6 ~0 i# d' ^2 D0 }% g. S
4. 。。。
   
5. while(1)
   0 t% G! ?8 I# z
6. {
   , a4 n- }; b8 h! E8 W5 ~4 O5 B2 o
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - D. F3 S. D- M, d
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & H* n/ W8 z) H4 B( m6 [  k
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);
   / X1 V& O4 L4 D! V( z- x2 C0 S
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   1 ^5 l5 V2 Z: c, ~- t. T
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 a; [+ {0 n# y7 h" w) q$ ~5 W
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;
   ' S$ y) S+ q& i; H
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 k0 x. _+ P* ?
4. {
   ( X2 D( z! v0 |" O2 f
5. ...
   2 k& L, {; b' E/ S
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ( y& A( a% K! _$ A
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     P  {. ?# X: ^7 G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    . O* }8 Y1 t2 K) V  t: ?2 k, }
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 I/ W6 v( u/ n6 }
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    : F- b( g! C1 o7 X. q0 S, Z; A
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;">
   , ^( e' B7 z, f7 n0 W$ g
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" \
   * T5 `# g$ y/ M! K5 p% _7 A
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 ~$ h( {) [( o% L
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , _7 M0 J1 X+ Y, H# p
7.     printf("preparing header\n");
     |8 E3 O5 O+ |5 l$ k/ f# h
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   0 {) c. s" p! L  o& b
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   * M. y- i$ @' g4 g; m5 Z
10.             STD_HEADER \
    7 c- G& K% O, L3 a9 G$ t) }
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % J1 H* I& z5 q+ {# ~5 l
12.             "\r\n" \
    $ r2 N8 E3 X8 w; h. j/ \, w
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 e& \* T$ v/ y  h5 X% X3 H( i2 C- x- C
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" \
   & P) |" x8 M( s4 |+ B
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   8 H& d$ s7 M# Q
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 z- |+ p( i% U8 j. P7 ?2 |# S; B) s7 p
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # z4 H% }# |& n9 [8 F% p4 s5 a& l$ R
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ! u5 }" D$ f; i& W- @$ D. a
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   , }1 U2 L; J/ g3 A" @
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   & Q3 s0 G1 L& _
10.             break;
    0 I7 E  U$ |" W. q
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; ?" K. f* d; N" y" m- }/ K3 Z* H4 Z
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。

$ W2 g2 U4 v, r7 q$ y' s

* y) U% F. m! L6 E/ `二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; R4 W- Z. {5 x2 h: t' c5 x) X

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   * r1 X" Y+ X. w& V, S. k# L
2. {
   . P) U7 T( ^5 m! c! \
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   + z, i- k; |2 u4 d: `# U. x9 B
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   6 e6 w/ D0 c% a0 r" h3 e: i4 ]5 f
8.     }
   # T# g) k& g& u# t7 c; T$ U  ^
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 h* m2 D, o# G4 k' C
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # H8 x% v4 L- H% w3 d$ L9 j
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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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：

) V/ G& Z, V% I0 b9 |
/ D8 r0 Q) p6 C

1. while(fend > 0)
   % z; u0 n; Q$ t' I9 N
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : ^1 \1 b! A: k  @& }9 m
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . |( P( _. y& f0 E% T: [: L+ F
6. {
   : a8 \! s7 {6 l! m& |
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , q3 C9 l; b5 ~* U
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   1 P" \5 j! c( y3 c! P& r
10. else
    2 B# n5 d- N6 m$ A" b
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    5 M8 F- W/ C1 @% E
14. }
    9 l& ^5 w$ F& r. r, 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)
    2 P3 }- i! t5 y+ |. p; _
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    : h( z6 K% c- W6 E, f# K# t" U
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    8 Z% i) C3 ?9 Z9 n6 ^
26. }

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8 t2 [& P& P7 B( ]
, c+ ]8 J) }$ H, g% k$ Y

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