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

9 E# p. S4 |% ?$ g# P' J) b

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

* M% `* `6 y' O) \

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。

, V0 z7 o4 t% U/ }0 H

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。

# n* I$ L4 u% r# v. O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)
   , h7 S  U2 m! P4 j
2. {
   " w# c. S' ^# n$ ?' I' D6 C5 C( \
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   " J3 w* @! K; i3 h8 M; t
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 q1 x: u% A: o6 L
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % c" u+ W7 O2 B* h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ' X6 ~% X7 o0 U  {
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , h% Q/ A& z+ |& ^
11.         {
    - \" a+ t: r+ m: P# P" P
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * j1 }1 ^# _0 k; D) X- c2 V
13.             return -1;
    
14.         }
    # u( y. d( T, n3 [% |1 E, [4 C
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 M, c2 A: [4 q  a7 S* q
17.     {
    ( `! D+ c# C4 x  g$ B! k/ v
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 v+ V! S2 c4 s+ `1 t  G: V) |
19.     }
    ! _7 n1 P. Z; O" |, ]
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 M$ W* m% K( H2 e: s1 z2 r
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    - |6 _4 Z" J# h- o* G* v
24.             return -1;
      Z, c7 O! {. \. m
25.     }
    / _) I5 k; M. P* P( t7 ^
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 f* N! M! R$ F
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    . L6 O2 Q/ I$ ]8 B6 j! k0 i* X
29.             return -1;
    . F$ V. d  Y1 n/ Y
30.     }
    ; }' r, r& J& }/ n
31.     return 0;
    ! X! R% Y7 l7 ~0 v9 R( [; @
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);
   8 g+ p) P) g/ ^# l! }8 t. i% T
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   9 k2 N# q1 y( a* u" o4 Q8 m( P  a
4. 。。。
   ! J' r# Q  C; [' R
5. while(1)
   
6. {
   0 z& m1 J# }6 @5 C0 n% J, U
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & r7 b9 [! i6 T& ]' s% q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   9 _, m  {5 ?5 z  y1 ~! Y) i) v
9.     。。。
   2 m8 ], P5 U# c5 x- U
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 W' ^9 a; E$ Q) r
11. }
    & {9 {2 e* Y! i8 v
12. 。。。
    2 r/ l" e+ Y/ c7 H7 ~
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);
   ; t: R8 u7 e* U* h" l0 q7 @
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;
   " r! c! s: C! C# n! a5 A! i; ~
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   & d- T' g/ s% o; J
5. ...
   
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);
   3 b( T1 A  n; C7 l$ M' l9 V# V
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   : G* i% J1 ^" }* I, e/ O
10. ...
    $ s# W! E& l5 u% U& z, p5 H
11.     while(1)
    ( @7 D& m3 z+ D. n/ O6 E
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 w; ~/ O. N) S6 ~2 L
14. ...
      @3 ~3 t5 Z5 T0 S& l
15.     }
    
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;">
   / f2 n5 T! ]6 C6 V8 `
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" \
   ; Q# }+ S. l8 C2 y5 x$ H: B% M7 m
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   0 A& F/ J1 X( F' F4 r/ @/ g
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ( B5 K3 }2 D' Q$ x) ^9 |* k
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & L. b( y$ o; B( l" a2 G
7.     printf("preparing header\n");
   
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" \
    
12.             "\r\n" \
    : j3 d5 g+ b9 j3 _8 ?5 X1 j2 y- \! y5 n
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      x* ^) e+ ]9 H6 x5 X5 p
16.         free(frame);
    4 V5 k: D3 A' b3 g6 M5 V6 H
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" \
   8 u' Z; I1 Y1 ]+ Z; q, z1 B& q
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   % i  u3 A% k1 z; x
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    / |9 ~7 `9 X" U+ w2 Q9 i
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' F: G5 x1 z! s  y" ^; \" Z
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * e7 j& F7 K* m$ ?9 Q$ I
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。

$ c8 V! z3 A+ a8 J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)
   
2. {
   & K+ w+ ?# K: `" H
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - c3 y5 Y" d! c, C
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   $ V, M, p7 D. @/ E( B& l* p# t6 k
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   2 c( ?6 {. i* C) A: u2 R" |
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " J% o/ C- w# q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ( L2 A1 w% p$ E4 O1 z( C! r3 O
14. }

复制代码

! d) O4 t! D5 ^4 l* R7 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：

1. while(fend > 0)
   9 F6 X6 k% h+ W4 e
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ \7 t! T2 F/ F$ u% y' K3 Z' i
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ( S' |5 V& ~$ P% O1 c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 f: u( q: D( ?
8. picture.fin = 0;
   ! [2 T& z5 x- S+ I  s) ?. P
9. }
   
10. else
    $ V! m/ o0 X( j
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    / ~% R9 C8 G) q
14. }
    ( ~' t1 G/ r% u2 L* l  y
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");
    " g0 r8 B8 n/ J
20. return -1;
    
21. }
    ; ?' a0 F% n4 K* B5 p
22. else
    : F" i: B6 H. {
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ A1 X9 s1 c5 |1 w$ H1 V9 s) [
25. }
    9 W( s+ o3 Q* F) z' S/ a7 D
26. }

复制代码

0 W7 ?/ J% k; I) j6 ~, O  X5 x

. ^4 i' Z$ E- G! }  A7 giMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html