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

! R7 ]3 g6 H3 r( ]& y( C& X5 z

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。

" @4 m* @, S1 B0 w+ V- l! x; P一、HTTP网页服务器
  e- V5 B- \" T( f6 E2 U# L# _7 B5 T

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)
   & f- |; P+ ^% r* \5 A
2. {
   9 k- x/ q( l; ]  Y+ X; `6 z' N
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 i0 m& @7 ~: R6 [* l
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) U- c; a5 F6 X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' k/ p9 J, t0 L& [! u; y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
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)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( w4 z! ]6 M$ ^6 W& j  [! Y/ a' v3 D
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ! a* K* K# E& L* p2 M+ {
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( q3 }' }* r; W6 l3 x
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) M1 K9 I8 w( K2 e! C
21.     if(ret == -1)
      g) k5 ]9 F- p6 e6 b' M
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    . ]4 J. e) N: v1 ]3 a7 \" \
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    $ h) h3 I9 R) G9 Y* P+ D7 o0 S
30.     }
    6 |( H9 Y0 ~  w  O* g2 z6 G
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);
   . |5 |1 h8 C! P: D' ^3 t
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   3 T- R/ Z; T+ V3 z( [
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ w; s' B3 X1 [- I% T+ R" Y, a1 \
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ' e: ^2 n' [" C1 o' d( v8 X
12. 。。。
    ' f1 L! P$ R. l! y. U. C
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);
   0 F9 @+ h) w& s7 z; s# k) b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; B6 u1 T0 f6 |" D! g# H8 G
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : g4 O; s" z1 R6 f8 y
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;
   : F" w4 D% A. O! U: h( K  T' T
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( N* d0 ^9 |6 C% v' B( E# N( s
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   8 ?* H5 d4 L# ^) M
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 u! N- g' V: c) Z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   3 H1 W8 s6 d  @+ C
10. ...
      `1 G0 A; C( }5 ?3 T' F
11.     while(1)
    
12.     {
    : u$ U: \% p! A" ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    : p$ P3 C: r5 e8 y  s
16. ...
    & n- s& b' d: M+ q3 H3 |
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;">
   / E& X% N* R5 w5 P
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" \
   - o3 m+ I2 _( ]
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"
   2 p# o" `4 O% Q1 Z! [7 ^5 m7 z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   6 a( ^) D/ D5 Z) h5 x) C( m2 y
7.     printf("preparing header\n");
   ( R, p$ Q- v$ I; l) B  K& Q8 b/ P8 l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + g# P4 N+ P* m2 C, ]
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 x+ s" |- q" N1 w$ ]* h0 v+ N- R/ b
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 _' n, o0 h2 L: j% B
16.         free(frame);
    ) D. F. T2 `# |, O# i3 ]
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" \
   , \4 T* Z2 U  {4 g5 z8 A$ n
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % @/ z1 w) c9 q+ H, s& ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) I( v3 {3 C! G6 ?. _4 b( S& {
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   + c6 D, x/ I- f  a
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    6 C/ _% @4 G( o. S1 h3 f3 u: I
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # y6 c4 Y) x2 L0 d  z# o
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。

8 _# ]* H! ~3 ^; z0 Y2 G

4 j4 f- o* |4 v, ]$ d; C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)
   6 F7 G* d0 a! N7 ]- l
2. {
   : g% [' Y" j& r4 j
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : }  z1 C# W2 q! E
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   * Y- N0 g8 X3 I4 D1 I  b( k
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     f7 r" n" x8 f& |8 @
7.         return -1;
   $ v- G7 e+ [7 R6 e  N* l) U! {* ?  F
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 ~* Y; A$ J/ x. }% F
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : x+ I$ T/ x2 d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! \- f8 }: A& s7 T; f
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ! }+ F9 `+ [1 @( p3 \" L/ d
14. }

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# Z3 X" k3 v" a; X! G9 |/ S' o  D& C
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：
3 U: i5 b+ o* l! f! x  W$ m

6 n; g$ E1 S, h

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     K% k0 ~5 v, A& T) M% ~
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   * R. [& Y! d% H
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " D0 O" s5 G3 X: H+ I2 C& ^# d
6. {
   0 @3 h8 i! M5 z- \
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   9 Z& J4 h' t, D  d1 o4 M
9. }
   
10. else
    ' `% Q" k& ^6 N0 ]# U- I. T
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + s, s# d0 R  ]3 @. @
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
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");
    
20. return -1;
    
21. }
    3 [" J  \1 x3 O/ q' E
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( `% ?* v/ d9 K3 R. X. T$ l
25. }
    
26. }

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9 Y6 m6 a' W% f8 K9 a1 m" z$ g
* w; N1 F- v& m" G/ Z; B; m

# H3 m0 H( @' p  L7 T
+ {3 u# ], M5 ciMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html