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

+ g' ~- A/ B, t+ l3 U

4 _8 m/ G& y5 J) N

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
$ |7 f! N8 \' B4 e& \
' T0 `: {* O' h

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。

7 A! F2 |) w! t! B. k0 x7 ^一、HTTP网页服务器
7 f! _+ j1 d6 j; q5 o: a

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)
   + K7 A0 \5 k; X" c% k
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 ^* [, W+ r( b6 Q% x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 Q2 u  u- B5 Q: y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 p7 D0 t) M  Q- v8 G0 a
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , B) M3 n- [' M* k  g1 O7 e
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   # g# M( H7 X0 O8 ]' v( f3 m5 ?
9.     int ret;
   & `  P1 i5 ]: B/ T2 X
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    / q5 I( x$ c' b6 X( g  c3 V5 s
14.         }
    : C  \: f8 l4 F, Z7 q* }+ I/ R
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    7 p6 C# D- f+ _4 {+ \6 c9 Z# M1 L2 G2 \- z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      }- M" C0 ]/ Y: d5 ~2 [9 s3 U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . u" N2 I' p# {* v: s8 ~$ t$ V
24.             return -1;
    & O# t9 a& g$ q
25.     }
    : w; ], p* ?/ w% i( X' t  m- ]
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    3 v8 ]  z4 k$ e  C/ a( c# }/ D
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 n; J* g! i2 `
29.             return -1;
    5 K, g8 o$ O3 v! n0 D
30.     }
    
31.     return 0;
    ! `8 w$ w+ m. y. U, k) B2 A
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);
   + h/ `- E8 \4 d6 }2 Z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   . ^  n- \( j% _' H1 K
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   3 _. i3 |$ h  i( n' L7 l! |
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % ~: ]6 N: R2 D' s8 I& S8 c* {
9.     。。。
   $ z) L0 A9 l$ o7 t0 n9 ~
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      @! t( _: ?" B! m
11. }
    - R  [; F* B+ b7 q0 H% E
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);
   . _  K& ?) \: L' t  f, @0 h
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 M# d3 w. g! Z2 ^6 ^
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 G, L$ \. T5 k
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[])
   
4. {
   8 A- D+ v& G! A8 |6 F
5. ...
   / _! e. N9 t& N; q6 X9 Z
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' \0 x7 \9 T  q+ D& o" m
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; a" c4 r( F4 }/ s% C" J
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + T! X' }+ X( w/ _2 F8 v
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ; Y) K8 w) `" V5 w3 F: z" Y' F
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % G: c5 t  o5 K5 l# ]9 {/ K
14. ...
    3 V2 C7 p# s5 Y: N5 {& ~
15.     }
    + E& Q; q! M/ `+ o, i
16. ...
    
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" \
   + }9 J; Y6 }* c2 @
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" \
   8 y3 P' g0 }6 E) i) l0 w
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   : I/ G: Z# G0 T4 V  ]& p  f- i" J
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # k* `! u- G7 e: X' x7 ^1 Y' c
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' n' o$ o* j5 X5 I$ i5 P4 x' k
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 S, T( d: W9 B' [6 V! l1 n: ?0 M
12.             "\r\n" \
    1 d$ C5 u" v0 c0 I, M; j& z: H, ]
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / e4 y' Z7 F- W0 o( }# @
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / D" \5 d) S4 W% D( r
15.     {
    
16.         free(frame);
    7 D" y8 o9 V3 Q: ^+ y2 z
17.         return;
    & y% ]- C2 {3 n9 h
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" \
   : ~) _' s4 H5 m
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");
   , O) L& r8 _, B; U, T4 [/ T
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ! u& O1 Q  f4 n+ ]. H
8.         printf("sending frame\n");
   . R& z$ h! x4 _. q
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   3 e* `9 k+ g3 @3 r
10.             break;
    7 e  ]; \/ h7 t% b" ], w5 v6 t4 D
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! I* ^" Y$ }3 ~  T' Z8 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。

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)
   / D# s2 W0 Q2 L9 j- |! ^
2. {
   - t3 e, f/ x$ j! q: Z6 Y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' c2 ?( j0 [& d! W* [
5.     {
   8 S  F$ N5 s. r' T% ^: [
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   - Y( d. C- h: i; |& f
8.     }
   ( b7 n3 o& z5 d6 ^
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 _- k! B7 I% _. W) H% d
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . p) F2 v) i& d7 u" e; S7 w
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    4 L  f0 g, k  _0 E
14. }

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4 ?$ B" W5 Q. k/ ?3 D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：


/ c/ m! _# F8 E; i: k$ \- g5 L0 Q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   . D; c4 g1 ^$ s! L. F
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 c* T# l( W1 ^4 B, T& [$ r$ U" o
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   9 D: c. k4 E" J3 @* t/ _) l
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 E% d* r8 Q1 ]$ r: u
9. }
   
10. else
    1 D7 A% c3 U0 z( Y
11. {
    
12. picture.length = fend;
    3 e" v8 V" ~: A, f
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)
    5 Y; F# L5 E* G1 K! S% x) G
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    * W9 P, U) q) W+ ^
22. else
    9 J( n" L! U  v8 ?# `; {$ I
23. {
    8 u9 F9 I" a' s1 Q( e1 C
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    8 S; _  R7 B5 U) f- t
26. }

复制代码

) z& X2 t9 h5 t

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