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
1 w  J( F% _/ ?) ?6 s* \; F
' Z" _0 d& r' z0 q; ~" e

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。

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。

6 c5 L9 S; ?4 l4 _7 L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;
   & B6 x3 }/ M# l- J$ @
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   $ g9 [1 w& C: P' n+ `; I
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * Q, ~. w; J6 T! @8 z+ H/ m2 K
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + v8 N% N6 n6 [. P
9.     int ret;
   8 Q% C* a  v8 |" Y" u
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    # j  ^- n1 d5 i: p- Q$ K
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( }: K: d) K6 d) C0 N2 y3 e3 ~
17.     {
    + @4 ~3 a  m  R4 u# K5 H1 Y
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ B" Y2 g. J) I! F
19.     }
    $ x' ^/ ~* h$ I6 }+ }
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    2 `( Q3 B7 `/ J$ h9 X  z
25.     }
    ; z3 i1 n& G7 M' w0 [  K& J4 M" E
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ) N* Y2 Z0 d$ v4 @
28.             printf("Listen failed!\n");
    . q  d6 G) L0 n4 U- F' f' D) a
29.             return -1;
    
30.     }
    3 j. N9 Z! T5 ?, v$ A  J
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);
   ' }( Y  M9 F, A, G* Z0 }; F
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   $ L, ]$ P9 C8 I7 T# w6 V' N' B9 O+ k$ ~
4. 。。。
   
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");
     y8 M% }9 o% v; w
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    7 _8 l) \: n# ^
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   / q$ N  p, w/ _
4. {
   & ^4 @  _3 w# N8 S, E
5. ...
   # Q( v$ Q4 n# j% u4 G
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);
   - L! l5 O3 W  Y' U/ Q& h  Y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   . n& `1 H7 m6 o& o' c7 G8 W7 ?7 E% z
10. ...
    & B8 k' u  o( i% O
11.     while(1)
    4 |0 b+ l) D$ }$ G1 _2 \/ ?
12.     {
      v- f  v. i6 Q- x+ O) Z4 u& |& n' `3 ^
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 d7 f, Z9 ~- g( G! |7 B
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    & Q8 `% }* W$ J) `! c
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;">
   + Z8 M& I* p9 u; d4 s
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" \
   . }, x) A4 s3 k$ Z
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"
   & J- X* E) d5 V  W* p
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " g  ?2 w; H  k4 Z( F
7.     printf("preparing header\n");
   9 ^) ~: O; a3 s2 _3 g
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   8 f3 D* F7 K3 R& G) l7 J& F
10.             STD_HEADER \
    - R1 x3 i( Z0 l" M% |9 _
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    + u5 d  x  n8 R& J& n& h# s) ^
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      B& B6 b: Y% g/ a% {% x. Y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) S" C4 J7 |: x
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    7 J' t. b/ x0 Y8 W* d$ b
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" \
   * q' r- {: B  u* ]
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # c# G: ?+ X( G! y. x
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   + _$ K8 Q  o% Z! P
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ) X* n# M# H- `  r+ s3 R# b
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ; g! c: J3 D0 v# J
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' {2 N8 ^8 v: T) z' \% B
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 a9 P! J  ]9 }0 Z' T& j
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! m$ w7 t! W! d  j+ b; M
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。

7 j5 |. Q; H# ?$ |3 W6 T+ ?( m& p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)
     J9 ]% h! Y$ x
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   0 ?; C$ p, w6 u$ A; f1 d' S* O
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ( N: y4 m& g% C: @1 c1 o
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " z& c9 n8 z2 c, v7 l/ Q
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 {2 q* X: a" T9 w; @  Q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      }9 B! D, C3 u" I
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：
+ ]0 |" H/ ~/ \8 m, d# S6 l# d; u
- P: U' V, \/ m; r

1. while(fend > 0)
   / ?. h* H& h0 u3 W/ s
2. {
   ; v* m6 y1 ]+ t+ K
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & p1 a! ]) X" G$ L/ e1 m- y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # @: l& r9 ?" ?( b) v3 M
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . s7 F0 d; {3 O5 J; V( t
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    # s: u; D4 N# G7 w
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    % F. Q/ p& S: \8 _
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / q9 ]( `* @! H' C0 }4 b
20. return -1;
    
21. }
    . M' l/ X1 K5 V1 a# t6 \1 o
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : k& Q4 B  [' w1 K
25. }
    
26. }

复制代码

& L6 v& E- M0 G2 K* T* W, J

* t" a  s( ?: \8 f* ~/ k
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html