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

/ n0 Q) _' h2 a

& D& a9 h) \# S  k- b' R

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
  o+ x* d% [; S# z! T' y
, ^; Y% C, R8 t6 P" Z: r$ g

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。

  
  4 O+ v0 c$ w! [7 T

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)
   7 T% O1 ^7 X& Y9 a
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - G1 Q, ~$ i+ A1 x# E8 ~) w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % t4 N  W5 U; P. u7 H
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.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 s8 M4 s& r' `7 m( E
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " l+ @9 N8 i6 C# J
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    4 Z0 f5 d/ f9 P! B1 c6 ?
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    7 o$ k- P, x: W& q2 i7 L. F
31.     return 0;
    2 t7 o- t) S+ L, m% 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)
   0 N9 j! X$ r" T0 `" h0 k7 e
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   1 x2 [. u$ y6 o7 d4 p; ~
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ) Q; S1 l4 Z1 t$ ^3 {
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 v  n5 `0 D5 j
11. }
    ' l2 v, y( y) f
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;
   $ |3 y7 W: V% a! F8 R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 \; e) \  g/ E
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     [! i. J$ I" S" y6 `; A3 o& g" h7 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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   5 u8 K: a7 G* i# h5 |
5. ...
   , a& p& G# Q! H2 q7 B. _
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);
   7 u0 `' f6 e1 P7 ?% K/ X
10. ...
    " h9 b/ O& f$ E
11.     while(1)
    / z/ Z/ k: b5 d# ]9 V! t2 F
12.     {
    9 [9 B) y0 B, {& A7 T
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    4 y- w6 H: C9 T! T+ \+ f
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;">
   : Z$ _2 G, ^/ c8 M
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" \
   
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" \
   & @3 E! t9 r! j, N9 V0 D3 W2 N' @
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 K# H( m. B) z/ t+ F
7.     printf("preparing header\n");
   $ x' ^5 ^- X  G1 z. U7 q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ p+ K! d: Y: S4 K
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   9 u1 C& I8 D' V* n1 Y! X* G- p3 c* Z
10.             STD_HEADER \
    / m% s. S4 o) V1 n. D8 R
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! p' e  ^+ {4 ^. V4 R% h/ S9 O
12.             "\r\n" \
    # S6 d2 z2 w5 y( Y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 d& m8 q; R4 d. ^4 q$ e& |9 h
16.         free(frame);
    
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" \
   $ {& [; e! c% t7 Y. @
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 t( m) V) x# p% H
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / {, c# N+ S( c7 o
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   " |- y! u: j9 G3 m5 c9 G1 ~
8.         printf("sending frame\n");
   0 p* a2 Y; h' A' U" L5 B1 \5 h
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
     e5 i/ _7 v: p( A! O. q
10.             break;
    9 R! x& Q. Q1 O# S5 U
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 v* J  ?9 z  F- R* o4 F
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。

' k* v8 e: r2 H5 w5 Z9 ~5 g. d' `% \5 R二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 w( q! c  ^, ?1 a  x

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   7 u: H6 L# B. q' V: Y: @' z; s' b
2. {
   % m# W9 t2 n; O0 `* t  R8 Z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( Q' {5 L% `2 a! c, V. q2 }
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' ?. W2 p& l' Y  m
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + j- D' K( i! i7 ~& o& t
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

! w: Y* |; x6 x! J: c# k% ?% V
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：


2 i" R+ F0 Y$ ~& J

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 f& w; ?# [7 d% Z$ q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 J2 j4 ]4 @: b  I8 z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 D; n& @& b9 Z. l1 c
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & B  S" B. R: u/ h7 r! }$ s) k
8. picture.fin = 0;
     r- x; w- }$ M6 J; w1 {
9. }
   
10. else
    # h( S# B, k1 [/ f8 R
11. {
    $ Z0 E4 e  \3 @! L2 E
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    * V3 g9 u$ `1 O+ y" m
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 _9 d" L$ t) r- {
20. return -1;
    
21. }
    0 d7 G8 D- @) n/ g; |+ A  G
22. else
    ' G4 S3 p9 d4 W/ N
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ; k( d3 i. J4 o$ j
26. }

复制代码

  E+ C6 T- r, o. Q6 H9 A& Y

  F9 U2 w/ p( V0 Q5 o- J( j0 T3 Q
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html