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

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
9 F6 B' K6 r& ]& ^
& G  @# w( ]; F, X% V6 s+ u

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。

. X0 V! _* W4 f" \5 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。

0 k, s# O" T# }  X; q一、HTTP网页服务器
; u" C  F$ A& S# W( ~

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)
   6 r  ^* u3 a9 V& [
2. {
   ; D) o5 S# @. A" k% j) _0 U
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ r! X3 S8 D4 |) p8 B1 }' T% W
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 N/ ^5 @" O3 u/ F/ g" I; E
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 l6 G0 H( P0 {* N5 n
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : }9 z! K! e1 B: ?: X  s7 r
13.             return -1;
    9 @# H) U" R* z; m
14.         }
    
15.     int on = 1;
    / T; q5 B' g* f# m- E4 I/ z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " {  _5 p$ {+ s: y7 ^/ H, V
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 u8 L1 c8 B, K$ s7 Q: z3 T' A
19.     }
    * Z! M$ D0 \# E$ i
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    % n3 Q- X. M/ C% [; L* A" A
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' g1 a7 H/ y/ ~# R
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ( E. r6 u' b: M* O+ n  k* Q5 W
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);
   / z& {) x2 L# n2 ?4 T: ?3 g
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   + z/ R" w. d! }  S) I3 C& Q
4. 。。。
   ' p3 R* A1 B: Q/ {9 O
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 O+ h, G0 ?1 _3 Z
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
      h8 D( O9 k, |% r4 {" u
12. 。。。
    7 f0 O' C% `1 a5 d5 ~5 S8 t9 s
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;
   6 g2 e' F. L3 z4 G3 z7 ^' A
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 k9 Z* Z3 [2 ]# [, ^9 ~% w: R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' p: I) b9 i# \- o6 a
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[])
   & o7 u8 A- M, m( {
4. {
   . u# G" h6 e6 D& p
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 g/ k$ U2 m% e( c
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);
   ; b7 t- r% O: i, B' g3 T
10. ...
      w/ @+ \# d7 T- v5 y: F0 m
11.     while(1)
    
12.     {
    6 {% v* t8 `- o5 y, s' E
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 z& p) b' Y  D& s9 v3 M
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    3 O/ ^6 B4 R; `- j0 @: v& Q) J5 R
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" \
     s+ z% I! J) w8 c: N3 a5 o  J8 D
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - w/ Y) ~8 J. j& O; [: o3 _2 x) c
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . q- z7 t: J) G' f2 S* {; ^; S
7.     printf("preparing header\n");
   , M0 ]4 P3 `: l' _8 p+ T4 _
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 j" V- o/ t  M4 a
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    7 d; G/ I& s' R" v- h- k7 l" x
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    6 v: `0 K: d8 B  g- O  K
16.         free(frame);
    8 S7 k0 v% d: H. K5 Z, m$ V' N9 u
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" \
   , L4 P* }. Y0 r* g
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ' q, L( F) d- R5 Y3 t
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)
   - I- A) w% p' E$ A9 G2 Y+ x
7.             break;
   # S+ w. |0 b7 l& U0 X% B' f7 |
8.         printf("sending frame\n");
   5 Z9 G1 ~, H4 I% J
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    0 k! h: X9 Y. A
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . H+ u; E- U" \! R
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。

9 v2 a; \- }/ g

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)
   7 s2 E" \5 c, k8 O
2. {
   5 N- x/ K7 v$ {
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 x4 D# X' U8 u6 ?( A: j. L& d# ~
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   / p. j( \4 L8 m" C* n2 ^" P
7.         return -1;
   * N% R/ Q& k' q: B
8.     }
   : Z& s( K4 ~0 _
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ D% @1 O4 P- {- n5 D) f
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . y2 m, Q3 t# Z3 {
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , F$ u  f/ S, E
13.     return 0;
    
14. }

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: _* F$ Z" u; ?( v4 j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：
2 m/ B1 |. @9 e8 n. d
! q& b' R8 m6 J8 ]: G* D

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 O5 L, T. @8 }' G0 q$ k$ k8 F
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 v+ o5 W$ N8 N# @9 d4 B$ b8 S
6. {
     ]: R* s& _9 j
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 `1 F/ r: [9 d3 t% v/ X
9. }
   
10. else
    
11. {
    + C4 }" O- s* A+ R8 C6 p2 f. H% ^+ i
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
      R/ c% p) y- R7 p  N# f. B
14. }
    4 @+ [" k* B9 k9 @% B
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; r# E2 {3 ~2 Y1 @4 _4 R8 K
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . \- r" p: i% Y5 x) Z$ v# f
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    . u* K9 c: l6 }; X) \/ Q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    6 b* K) y+ ]/ h1 Z+ p" F
21. }
    / D; K$ g* \$ Y9 }- _# ?0 L
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ' R0 }3 Q8 i' R, W  y
26. }

复制代码

/ @& f6 T+ G4 a% J, G* Q8 V

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