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

- m( L7 ]! R0 P7 a7 `5 D

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
  A0 I2 v2 R# Z$ A' ~

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。

2 A0 E& d! k' i7 E

& J2 t1 W$ h8 U8 U" Q- J+ ?

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。

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. {
   + q, v& f; a, P" ]" M3 i2 S9 h
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 f7 d  b& ~; v/ f4 V+ Q& o+ W9 T/ y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' f* Z9 T# }: O- I4 p. _: [
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 \8 {4 s8 S* E: |3 i/ Q& V6 S* M
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & R/ ]& V- L1 P: r' X  o
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . K& u& e$ a' ~/ C6 I" r
9.     int ret;
   3 Q* o- K! }! t0 m8 x) L  a, C" P
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & c9 A0 b- c4 ~* @# z
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 R- O  }! }) y' [9 [
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ L5 f6 ~- J  _. t
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    & e* ~& u: Z, s; E
30.     }
    
31.     return 0;
    6 W6 P$ L4 s" @$ D. u
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. 。。。
   
5. while(1)
   7 j# e$ {7 e/ P3 X0 O' E
6. {
   8 b! ^' `$ R+ C3 A
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
     F7 ~5 ]) E+ b* _" N0 C; S% h5 d
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , g* a: g5 o4 v; i7 R, k
11. }
    4 V. m# z- k0 |( [
12. 。。。
    ! `& F" _8 L$ Q  A
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);
     k3 I5 y, l, g% s4 Q! b5 J
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . _. D8 B7 T* i! j8 w7 v6 n
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & v) T, C  U: T, Q
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 j& c! G1 S+ c# x6 |- r
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   * w: x' Y- [/ V4 }. ]0 m/ ~
5. ...
   8 e/ x) }* a5 a7 Z" Z/ x! V
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   5 r0 u( d, o/ \7 j. j/ u- c1 X5 j% t- \
10. ...
    3 S/ `* i: v9 z  j1 X4 c  d
11.     while(1)
    & a: A1 y9 [" A* {
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    , i  g) b& J3 D' m0 {, u' v
16. ...
    % m' T5 n  n; B% l% k) y
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;">
   : F( {& |/ u' S# C6 ]
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" \
   6 k' C  J' M1 Q/ D. a9 I1 F4 i3 ]
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   $ q+ I5 B7 g! N2 x
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ) R0 L4 w2 y2 ~! K# M
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 p% V9 x* r/ k! r1 a( g' T$ d! N2 s
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 \
    " X# e) v9 U- Y
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / w& Q: U# A6 |- q4 p, w1 }( n
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 O. W% H$ L' g  B$ ]
15.     {
    
16.         free(frame);
    ' P/ \. P( z9 a% k  y$ Y5 X
17.         return;
    3 U+ y2 t; y9 @8 p  V4 b- R4 J
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" \
   ) Q# `" Y2 r5 v" R( q3 ?
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   - x6 `9 g0 `5 k5 B; S0 h
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   * h& P* K2 K+ a
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / s$ }; r' ?; O0 Z* b" R
7.             break;
   0 D6 Z5 g+ E& L
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 G# a5 \' X% M1 S
10.             break;
    ! q; k- N. c8 Z' S5 u; X! C
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . X* _+ R7 G; }; k3 L! t7 M
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ r2 ?7 h7 f  @0 H  H+ T; A
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。

. B9 g  \1 k  o9 X4 l! u3 r- a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. {
   2 y) t7 A& c, p- ?( [+ t% n
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , S) g% Q( S3 P0 V. W
5.     {
   ; h5 |& ]! h2 }
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   . z9 z$ k/ p3 z5 X/ ?7 s
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / P3 \5 D- @8 k/ _# a( E# G$ |  U$ a
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 q4 Z% g% C' M  o/ S
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    4 b" p( L' ~+ g# m
13.     return 0;
    0 c& `* o# G% D, u2 `% `
14. }

复制代码

. {$ R9 m. K0 t9 B6 ?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：

9 V2 `" B( ~5 n+ b
) g- t+ @1 T: @- m# y

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 I0 \( _% W6 B- O* @
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   & v3 p; G* e# l+ M/ Y# H1 Q1 W: q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 w( H- n6 Z, j+ J
8. picture.fin = 0;
   . B1 l# Y* V$ E, s! D0 \
9. }
   
10. else
    
11. {
    + [- L& j4 [: l+ H9 v! [
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    7 O6 C. V% ]7 A- ~& r5 z
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      k) s" o0 r, e! L. l
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ `& A% l4 W; ^5 S6 ^9 Q
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    4 s2 o( Q+ m& W- I) U9 X2 D: }
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ i: K1 r" q/ G4 W$ D
20. return -1;
    1 V  N5 B7 Q7 F" O: O
21. }
    
22. else
    $ b# M% _2 @. }: z3 p1 i  _9 b
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! z4 e  a8 X/ D# g/ P
25. }
    + t6 k6 ?6 U+ V! i, S- h
26. }

复制代码

+ Y7 b/ s2 Z- n; ?$ V; @

: a1 e2 P- b1 ?$ z; _/ Q
* w/ a- e1 N' m& G: _; R8 TiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html