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

/ d. E" I7 |& c

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

# P* l* H' b% X& S2 L

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。

; a7 M# p/ A! V' f+ h& l

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。

% t" M/ Y1 y& w. `4 X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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # I; a2 H" @) n# D; u
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
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);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    2 w) u9 G8 e' B/ W
15.     int on = 1;
    0 q3 h4 _( W: w: s
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 F+ K- Z0 i/ ]) q, }
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    5 e9 m; M7 M, T, D" k
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % C! l+ ]% D' }3 V9 u. _8 u+ l0 ^
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    7 L# ?5 L; T0 }, W/ q4 H
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; u7 Q/ f( L! a% [
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
      D2 p+ z0 D+ h  C9 v- m
29.             return -1;
    $ Q: \) F/ l: T7 l" q
30.     }
    
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   : c, N1 U9 X0 X0 A- T1 Y
5. while(1)
   : S7 V6 T; h0 R7 p4 R' e' x
6. {
   % [" X  Y$ ?. p( O6 ~- X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   3 {/ C' A  M1 F) Y8 Z! I5 x5 W
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    / Q) p/ x1 F1 u
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;
   6 l4 E2 f) `/ F0 V4 G: y. j
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ! b8 W0 }1 B- b
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;
   1 G/ ^; \, m$ W
3. int main(int argc, char* argv[])
   . e6 R8 Z( P0 D, |
4. {
   ' D- \$ o( q$ R
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & W! t% p8 P+ n$ d6 ?
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);
   5 [, \# s( I4 ^9 n5 s
10. ...
    ! ]: g8 `) v( W# F4 L
11.     while(1)
    3 v, |) D$ R) m& A% F. q0 m
12.     {
    9 X2 ^* O3 d0 G( F
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    7 c0 q/ S- [8 }
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" \
   . _8 E3 U) @5 N2 O8 k- A
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" \
   ( q  ]8 S" V6 X* r" M- h  o* ~
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   6 g( u( y1 B8 M
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 P% A; ~* z6 _1 D# ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    1 O" j8 a" ]# k* R6 s9 u7 T8 h
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    0 i" \: r; j- q- f
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ S* w/ f+ y5 a( T" a" ]$ x2 j
15.     {
    ) X8 v3 v" \& Z; q5 i
16.         free(frame);
    5 Q, ?: e. M! |
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" \
   9 o! g( P3 P! {4 a  o3 z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   / Z) d& }( Z; A1 u1 V
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 _" @7 g% q2 O  N% M$ e2 g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   : J4 Z; Y7 X' n! |0 `4 b' Q
7.             break;
     a) x5 o% ?9 R
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    + A; n0 ^' j  B: A- m( B# 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。

2 T  m2 \8 u# Q+ F# G8 }) \

' g8 K4 d) x2 ~  T3 G6 G  X二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! ?1 D2 Z, B) \9 L

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & U  L/ ^5 i, \! ?5 R
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   $ {' k+ a3 E& l% R! E6 t4 P" G# b
8.     }
   1 j; [: r9 |; Q9 g# U
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    : }6 M8 v" ]6 m9 I# I, k  K3 f5 \
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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9 c8 N9 }% r: D8 t# o: N, ]1 Y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$ S1 y3 r; p6 _0 {4 s

1. while(fend > 0)
   
2. {
   7 i7 n  |/ u. a0 g# z% @
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 `( H% F3 a0 @; g  s
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 @- d) n/ w3 R% r3 E
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   : E& J! Y; }6 [% ?" R
10. else
    9 T: F" a; m  I1 f! T
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
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);
    0 i; U! d- e  J: u
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    5 e0 S; h8 `0 T3 O5 v
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    5 F  g. ^' T) D) Z/ G$ C' A# M
22. else
    
23. {
    3 P' B+ Z+ D" t
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , }% ~) h$ w( k6 h* Z. X* c
25. }
    
26. }

复制代码

( k& e0 `0 S! _) Z# M
$ v: x. H6 A2 n' j& u$ AiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html