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

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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
8 |- Z" u/ B7 S( K

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。

( C. w+ Z. j% P5 P

# n0 z7 B" w% L1 [, y1 p

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。

; e* u) T. b& c3 K一、HTTP网页服务器
( |. s. M0 t6 w" k0 }

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;
   8 A0 b9 q% Z, K: ]) R! p- z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # o+ \: q! p; o* I4 r
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - \; x( t$ o+ j" k9 x7 Q6 I# D
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; u& d: I! }& X, j/ H
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)
    ( u1 D; L( }* y0 ~
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' p( ]5 @- `' b, Y
13.             return -1;
    8 {2 v! Y) |& z7 A# @: J9 J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 ?) s4 f: n. F! X* G; `# l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    4 H  `: r; Q( ^4 k3 E( e5 e
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % Q5 H% U; X, K8 C) w- \; \
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 }! Z# v6 F/ Q: h
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 y8 L0 J  T' e
24.             return -1;
    ; S: V. V: F9 y9 g1 R
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & X% x' _+ C2 ]+ @  w5 j  @
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    : z- G$ \1 E. n- h
29.             return -1;
    4 R# @5 P, l4 Y6 y. v* J
30.     }
    8 d3 E9 l% F" J2 u
31.     return 0;
    
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);
   0 C, w) ~2 F5 d; f! i8 B7 j
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   * s" V6 K( n' K+ q4 _: n; S2 ]
4. 。。。
   
5. while(1)
   4 |/ d6 [. m1 J2 D8 q
6. {
   / v; O# v, N. R, k4 [
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ' M  a* s! a# Z6 Z5 [: m
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 p' X" V/ m; c  g; j6 Z" U! Y
11. }
    
12. 。。。
    ' w3 s5 ^; R& q! F1 E5 [$ M- d) W% L
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);
   $ j7 w5 s& k3 k
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 H( }' ^0 z+ o0 @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 G+ y/ a6 N2 Q: H) L* q* S8 T. c
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;
   % M" t" e8 x, ]/ X" j8 x# ~
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! X$ T. h4 x8 P
4. {
   5 [. W3 w9 Y5 K
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);
   " l2 l/ w9 t2 ?/ k' _5 ?
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   2 K  e. ]& Q, X
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    1 g. p5 e1 }$ u* Q+ Q- M  L
15.     }
    ! A( G5 n& q3 D& S
16. ...
    ; P7 k3 B1 Z4 n0 t. ]- x
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;">
   " K% ?' g% e3 x9 d! A
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" \
   # d! K( e3 `: z
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" \
   4 X; V! C( K0 Y) l; d9 ~2 h
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % _1 `$ [1 [8 v$ A  V# v6 C% p& K: K
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 P2 w4 L* a  p8 ~* e- T6 ~
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 e) l$ R: |8 t: |5 a( H
10.             STD_HEADER \
    
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.     {
    
16.         free(frame);
    8 j9 I4 |5 {2 W: j8 h9 {1 ~
17.         return;
    : c0 i4 |/ n  T) j5 Z# S1 z
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" \
   - c$ K, s$ e+ z: T2 z; O! l
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);
   . n  L( E" z  H) `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 t6 A8 y- g; N. g
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) J6 d& b( w7 H6 @; N% b7 x
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。

. b/ Y- r, U# Q; [

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)
   4 _" }6 [8 I+ P
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( x- I& Z5 [4 y
4.     if(*socket_found == (~0))
   : M1 l' D. r" N7 ]) q. c1 n/ c5 a
5.     {
   $ b$ D* z( F# h+ @* j, k9 x
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   4 S4 m- H( h' G
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' Y# |$ X5 ]3 b
13.     return 0;
    7 k# V9 G* Y0 o0 W0 D
14. }

复制代码

! X: w) o3 R! P. H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：
$ O) r$ B: E- }5 c

1. while(fend > 0)
   ( v+ m3 ~0 Y% E
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( h* G! k+ K, D$ S& @
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ' }* s# m5 \. a: v4 O. F) ^8 J0 s3 @
9. }
   
10. else
    . M* Q- |" g% D) q
11. {
    9 `, Y6 X& q+ F2 F" ?
12. picture.length = fend;
    7 P# R# h% w! j. H1 L
13. picture.fin = 1;
    ' h  J3 C3 B) ~3 m1 K' |/ Q4 D
14. }
    ) L& Y7 f# R$ L" `+ ?, L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( k& P% K7 \! J' R
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    / v* k+ W) V1 m( i
23. {
    ; y* k* t4 {' f% ]3 \/ N: N) _
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 w! F# D' L/ O3 m, D
25. }
    
26. }

复制代码

- |. a0 ]3 `6 k( G

) i/ Q# w2 y0 q  b# b% \
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html