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

/ Y4 n, |- M% a4 G4 @+ M3 p

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
4 Y4 V1 z/ ?0 X$ r8 k: n' y& K  \9 E5 F
# M7 y: Q, v# ^! z" g+ p

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。

5 o& D" Q3 \" p% n

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。

! N5 y1 L: Z1 }" U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)
   ( l4 L/ e6 M+ [5 p
2. {
   0 E; L6 ]2 n; ?- F8 _0 ^! p
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   4 r( K, ]" R) m
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) Q) [" s$ Z. |" r
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ' ?* k" Q* E  g: o
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    0 e) q8 ]2 I: q' G7 @; {7 x
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    4 v0 V- j6 G2 J% R( w
14.         }
    
15.     int on = 1;
    3 ?  k. H! F7 l- M
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    6 A% v$ h* a7 M! L" X* d8 e8 r
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' p9 o5 m. F  E2 y' d) |$ U
19.     }
    ) z5 O& U) v% G" C" _! N1 s
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " m, n) d) K" G
24.             return -1;
    
25.     }
    ( l1 B' f7 N( p1 ]) v3 S% U
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 T$ {. S9 n) \5 q( |: _
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ) w7 `6 Q4 m  j# s
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 v3 I: A# \8 I2 e! T
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . ^$ ]  x" {- `+ t
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    2 ^7 O: E- T* m1 i/ q
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);
   8 e/ A) C/ Q& v
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   % P* K8 n. N" n; I
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 A. t$ y0 }# [4 v5 |& M! e
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ( ]# m! Y$ x  k4 b% w0 |
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 z* |  {9 }$ ~
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;
   . i# R" S" W% {0 h- s6 ~
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   * h  b# U: M+ U
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    4 ~( ^( B. M2 s1 }) f6 G+ [9 M/ D
12.     {
    ! k: |; f4 a7 `* K4 q# i# }+ ]
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    $ _, c- ]6 _/ M) F. K& q# S$ g
15.     }
    
16. ...
    % D; t* p+ _- H5 M$ J# x6 {+ z
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ' p4 b( v" H& G; U, [
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . ]5 d' d* W( n! ]
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - |- V9 V$ z! c
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 e, J- u9 X4 h# r
12.             "\r\n" \
    4 l7 H. q' z4 X, t$ _: z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
     z/ J# V; R( \- z
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   " i* e1 Z( r# a5 G, S) m
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 F/ m; y2 W7 F3 |/ ~2 S+ P# |; u
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " J8 l6 o! j1 U6 y
7.             break;
   / |9 W' U* a' e) X: v$ y% F
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 p: \, @+ }$ r
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    - s8 R, `& {) c1 S4 a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( Z% p, ~) m* S, S( z! I* O  J9 t
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   * `+ s8 X4 _) b3 G
2. {
   , c5 @/ G& o% M2 P5 F8 C; t8 d
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ) u( x' P! P- Y. [; O+ K+ X9 ~9 `
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! R1 C) z/ ]+ l& r2 ?
5.     {
   . e( s! D8 a' }; M0 X$ N  Q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   + J, j( R7 v* d! g
8.     }
   # A; D1 b1 t* P) F: I
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ! S8 a) k& T, X* U7 w7 O
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 Y" u0 h* b4 P5 {: s/ G+ a0 F
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + N: S6 ], h- b
13.     return 0;
    
14. }

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: q  `+ G' u' e3 q* y
3 j) N1 K7 z; K5 g. w0 ^: P9 X, 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：
! l. U6 S1 A0 c4 ^
" j8 o/ x0 Z. [0 p- b/ c

1. while(fend > 0)
   
2. {
   : r0 P+ j% \. x# P5 {/ @
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   % D- B% k& T8 {7 K+ q0 ?
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   % I' a/ M/ H0 F, A& O/ i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ' H% H2 g  b6 t& N. f6 B4 M5 J
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 Z, j! o9 Y8 ~" [8 d
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 C1 u5 ], J- U$ Y# [6 Y
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : C! M( ^  |( m6 U0 e, P3 n. k
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ) t; r$ h" s0 \
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 h  c" ~: H( @. O' y" t$ \
20. return -1;
    5 Z* u) i4 K  O' m: f# N
21. }
    4 q' V) W) [" l1 ^% q. j  _0 d
22. else
    
23. {
    : W' o5 W9 ]! J! h  L
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( m& E% V; S( y, ?, {
25. }
    
26. }

复制代码

" i, x# e6 ]" s7 ?3 Y: v, N! t
# r3 I0 ]) x- I1 u: U8 U! ~9 ~iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html