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

4 H3 `. u2 g. U0 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

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。

& g, x+ }  `8 {1 E

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;
   3 u9 p' _4 z  {' U/ c3 h
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) q/ Y% e$ c/ ~+ H' p2 _
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) |4 V' o( ]- t* {) v3 ]# ?
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - V) Z1 |9 v$ y0 W7 U9 o; G0 ~
11.         {
    . R1 F; p! \: Z! R7 K/ q( _6 x' _
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    7 [' Z+ I9 @" N7 S/ P. K+ l
15.     int on = 1;
    ( U) |8 v7 r1 q4 m2 D3 w9 _  a% t
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / Z* U1 I1 K. \* }! _5 D
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    : K% |9 l1 I5 m" ~; L1 H
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    " {% \* H# `" g# E$ U* f. m( N
31.     return 0;
    % l3 \( r& |; J$ x
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);
   # T* O, r! [5 a" f
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   3 ?' ^% P% B* Y  h& ?0 |3 X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ) U# l+ A4 e9 F- Z$ ]1 p0 Z& \
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 m; M% [  W1 T( |7 ?9 m) T
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ( g$ ]3 f& j+ O- J6 c
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 }. j  {* \* v$ `4 t! L
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 i' @% V5 I! L: o% h1 Y- ?0 s0 M
2. pthread_cond_t pct;
   5 k# D% ^- o, x5 ]' d6 [- E+ z3 K
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
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);
   % L4 V2 V% y" P
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( G$ {, |0 Z+ `9 o$ N& ^
10. ...
    
11.     while(1)
    - `) s. H2 U3 B- P0 [" b- g
12.     {
    ( J  R% B0 n9 M% I
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    3 b  r1 x; H. q, J$ i
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" \
   
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" \
   / `+ N( [- {3 u) z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( T9 i5 A% _" W7 s
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 k! ]' H& |+ e$ w' K0 d
7.     printf("preparing header\n");
   ) @0 ?  [) W, b- @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; L" L3 C% w0 v. S
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   : O/ _  H$ h" s& C- |8 E4 g" u
10.             STD_HEADER \
    / A: @3 ]% T* Y; u2 R
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 F% A& j( e/ c6 X+ b0 p
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # y& p4 T  z* m3 w% b
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 V9 ?2 l/ _/ L7 C9 R7 A8 V8 r
15.     {
    : ?+ f' v6 L' I: u& G
16.         free(frame);
    * S7 c2 j$ @/ F5 q4 f6 a; A  P0 |
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" \
   5 K) k! ?* r5 \# ]! f# [
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ! ~) r: {  [4 |. x
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   : t% s& n( c9 {- p. j" g
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 A  b/ D- ]' j5 a0 |
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + y) q6 U* H/ M* B4 i  }3 }
11.         printf("sending boundary\n");
      X" A2 d8 M! V9 C0 |5 H
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 \; P7 T" r8 O# p* D8 ]4 l9 S- b
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 T, C8 h) c" o0 `, Y1 p5 \0 U
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：
8 K& m4 S( P: J4 x9 f5 r' y0 o4 \8 K9 f6 n

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) J( a$ B; u5 Z6 M
2. {
   " x: {: Y( n' `8 u
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 d( p5 `  k& K, L: C$ m
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 P9 @) b1 n6 J" q5 P- t+ W2 N$ F
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; L; w! B$ t5 Y/ _1 B. F
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + l/ P8 y3 J$ f( j+ T2 r( }
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：
6 c3 p. S* x# g' T/ E  C9 T

0 x5 Q2 L0 u* v1 l

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ! ^: J! X% @! t
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & H3 Y# Q' Y% M  |; T
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 ~7 V( c5 U; B4 ^1 @6 W! h
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 D' x+ U3 T# Y/ M3 Q" ^, }
6. {
   1 s% w, m' u2 V7 `, i# D+ b
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    4 P0 F. L1 c( Q1 _3 r7 d) ?( B/ Y
12. picture.length = fend;
    ! K6 @4 I# ?8 s$ j
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    % \6 U5 Z0 [: e
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : V0 F' \6 J- o' n+ z
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      ~& ~+ z9 C  L! S
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    0 D+ o9 r8 C7 {3 K$ p3 j
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
      g3 V; o& ~+ U% Z7 t; y2 |! u
25. }
    0 G2 D9 ?/ @: B0 ^( z
26. }

复制代码

; x/ h2 i9 T0 x7 \3 ?/ r8 F
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html