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

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。

' f, w8 A" f; @$ _, P

% R. q0 C/ c, B

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
* i4 W& }4 V3 k

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 s+ i. f0 f9 h3 z* @3 l7 S
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   4 o3 P1 z, f& o% f: G
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 Y, I' K! {, E( c4 T
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , X3 x. A9 C# |6 L# T- ~
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; a$ h/ d' \5 Q$ E5 j; L
9.     int ret;
   ( X& A+ [7 Z8 ]* F" X4 R
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;
    $ G5 z) o0 t  m5 V8 I
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ! e; b; ?& S  |7 y' ^
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 ~  }: H& Q* _' c; y! F0 d6 ~
19.     }
    4 t/ @" {% X' t/ C# @5 H
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 y9 z' g; t4 x& r: g
21.     if(ret == -1)
    * H1 n: u0 ?& i1 ~3 b
22.     {
    * w0 @4 @" P# G! p
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    * c! Y3 @8 X. a6 u
28.             printf("Listen failed!\n");
    - L( ^$ U+ I. X
29.             return -1;
    : g: H6 Y4 A. k! N# \
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. {
   ! I( u. T: [5 e& o3 Q* @2 v& j7 W
4. 。。。
   ( H/ s2 T# }  C) Y4 R: I0 }
5. while(1)
   3 t, U! f/ C/ s: J+ V3 L, s# p
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ U# W1 p7 B* q  {9 r% Z* P" a
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ( V* _8 z1 Q- `, I
9.     。。。
   & J: Y) c2 n* c0 M
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ( @2 V0 l5 y1 F) G5 q' D
11. }
    
12. 。。。
    9 A1 a0 F$ M# y! {4 w' k" ^- V
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);
   4 m; {! b- R3 B; ^; ~: e, ?
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   . N, \+ }' G, f  k9 O
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 j/ G3 y: Z9 t
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # Z+ Q4 \, b! [+ w" n/ [
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   / S8 F$ M) c- a/ B4 v/ u
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;
   " L, G" L. Z: c, O" J9 A
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 h* y' y% \  N' X# v! n7 a
4. {
   : o' f' l1 Z* H, q( T- o
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   8 \# g' L: \5 `# n: \1 c
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " {) o0 O3 |5 m6 P3 {7 b& a& e
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);
   
10. ...
    3 `5 ^6 s% |* W1 C0 d0 ~
11.     while(1)
    
12.     {
    % k" x0 F- z, z* T8 `! E! s* v3 n! Y
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   , ]; t4 B/ }! ?/ m6 a
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" \
   / `$ L: E5 y" W- L
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"
   * |& v. c. V; _; ?, D) `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) G! c8 \2 k. M* U: \: R5 @* u
7.     printf("preparing header\n");
   / C8 E/ c3 Y: q$ ~' r( k: [
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' s+ H( v$ M& Y, M
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   4 ~- y2 c9 ]0 w9 x
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " ?$ [" v# I; ]  \- M& c' |
15.     {
    4 i3 p" d. o( C) o
16.         free(frame);
    # [  `# u5 Q  V$ K: ?% c5 S  r
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" \
   , R' C* m4 E1 P0 m( e, d+ h
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");
   8 v- w0 C6 `! Y  w8 A8 T; s/ J1 j
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + @  V' j: b8 w  ]/ g6 `! S
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # U- u5 I, N" j* I! T$ E: T
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。

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)
   $ C$ R' e  H+ A5 E( m
2. {
   % ]; J# n% @$ Q* e, i- V
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   7 S' w8 U6 N( p8 |
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' O* c& N; z: L' P* k  B( G7 C
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - @8 Y% a- l; o) R& y( Q3 i
7.         return -1;
   1 @$ d+ q( s9 \& n4 N7 ]/ i
8.     }
   1 c+ T+ e. p2 G( @5 H
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 \. u9 m$ f1 c+ E! I
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , _* \5 d0 L! _8 N
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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. H1 \( Z3 C4 i% s6 t% b) q+ m
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：
# i$ Y0 @, A# j
2 O$ d$ a0 V4 H% j
6 s7 C$ |; R: N: k

1. while(fend > 0)
   8 Y2 N, ?, c$ q0 y. v% i  C
2. {
   4 J% M+ r' ]# `$ b5 l
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 |, v7 W& `% b9 L6 _
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   0 g! L( h7 W7 w) C2 x1 h
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   1 x1 m/ q7 R$ R8 [
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    * z6 I2 Y. W* A6 S
13. picture.fin = 1;
    1 Z% ~8 a/ r' G: \
14. }
    # l8 h8 d' U0 ]7 X5 _' g& w
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , T/ q* \5 O) e  W) @
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 f/ [4 G: V8 M3 P4 C, M' k
21. }
    ; l( Q! Z5 q1 f/ [4 Q* Y
22. else
    # q! I3 F! A7 `+ p: r5 _
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. f* P6 c: T) Q4 d' H1 }0 G( P
# N% ^* ]5 Y. @3 g) g( F

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