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

" k7 \! J- w/ ?4 P# {) T7 ^( 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
  G/ u* L$ h+ T& p- S' l
- q* i. l* ]+ U/ [

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。

; ?& s+ X' Q4 l

- j  o% R* ?# k' 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
7 q" y$ x# e  r

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. {
     q7 t+ U( h# d3 A5 W
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! [! b% _9 ?5 ~$ a9 m5 n
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);
    3 H& S& M% v- r6 E
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ( I1 |& G: P5 {$ s+ P
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! [6 m6 G0 n2 F/ v
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    " s: t1 M/ z0 P9 j7 m! v+ G
19.     }
    * l- Y! \4 j: b& K0 ~& ~
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 C7 B/ d1 j6 g5 k# |
21.     if(ret == -1)
    * u: Q8 e7 i; J: l8 U* ?6 k+ W, q
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 V9 `2 c7 n" _3 L
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ ]: z8 b6 e* U% N2 I; s4 F# J
29.             return -1;
    
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)
   " C8 D2 f+ `4 O9 R$ Y2 Y" C
3. {
   " Q! l9 n3 ~7 P# n, Z1 m1 K- h6 Z
4. 。。。
   3 |; c7 x  Y1 r0 ?$ ?2 t2 r7 C
5. while(1)
   8 [) V8 ~) I% L: Z; V
6. {
   - `: i, e' i2 t; w- P
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   6 r8 z. z' L" f) e. e+ i, a
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ n# {* |' X4 ~  f
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; N( h4 \* ~1 i2 F4 y5 K
11. }
    
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;
   - ?' T1 O& A9 ]
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 X* g2 F; `9 }( x* w" t6 I# _
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;
   0 R4 H( _; C6 p% ^0 L! f
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ u' r( p9 L2 [6 R2 @% \
4. {
   
5. ...
   - c0 ?7 _6 ?$ p. I7 v; m0 l' ]
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 t5 ?# O9 V! n. z
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. ...
    - u- @; {$ S, z) A, R! D
11.     while(1)
    % W, Z3 j3 Q7 C2 i8 B
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    4 j' l/ O$ Q; ^2 }/ W" w2 @, A1 C
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;">
   , d9 A  c; P5 T- \
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 h- z- j4 p6 i' i* q( O
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 f. N4 U! R1 Z+ C- C7 G0 v
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * T3 \0 p( w. e  `' [# ~: d
7.     printf("preparing header\n");
   ' Q3 N+ z7 s4 ]; I
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! R- z, }! |+ P. o0 R" \$ a
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 T5 L* V; d6 |
12.             "\r\n" \
    ! S: ~/ h# K6 e% L& r
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) m+ k$ r* }; A1 B
15.     {
    
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" \
   
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);
   6 ^  @4 \4 }" h' P+ ?
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # y) C- j, M+ ]. q3 t
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   * Q* Z6 O+ ?5 [2 E% Z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   % X, U& o1 K% x% L, [) S+ d& ?$ S
10.             break;
    7 E: E4 S1 L8 b6 U* u3 \6 M
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 W, p4 `1 i1 {* s* h8 T
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。

; ^, V1 x- H7 s: r- G0 G

# v; e# J& |8 H. s) y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)
   # p5 e/ f# n1 m6 M  ]( S) g
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   / V& ~' O# y8 l! }- ]- w
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! S  b, ~, e4 }$ F) k8 z- c% X
7.         return -1;
   
8.     }
   . x) Q' z6 R/ j+ E5 K4 D
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 v; W: ?, G$ [
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & j3 Z# J5 v/ u4 h
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / R* ?: p) h, z% t  L# I
13.     return 0;
    
14. }

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4 ?. |2 o6 ^, I! [) h# O  D
: s2 `; ~" i5 ^/ n7 h, F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：
: u8 k' p! g5 k6 v
) R* j, \2 ?5 ]5 V/ \8 E
, u- l  s2 X2 H3 Q' C6 _

1. while(fend > 0)
     }" G, I$ S; t# `1 Z2 S' y% y
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * K# W, |8 |+ E
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) [( B' i4 e$ b. i5 ~% a
6. {
   3 O0 d! y+ s3 x* H9 i3 g/ x5 p
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   % C2 j: Q- \( ^  ^& F
9. }
   ) C! W- `5 \: F& S  p
10. else
    0 }# W/ w. x% I* Q0 {6 c5 T- x* M2 }
11. {
    $ U( }% _* G6 \. q, s, e: J5 s
12. picture.length = fend;
    3 v9 U3 p& }1 e' q2 A& o& `5 {! p$ _
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    # j7 j" K7 y6 u
22. else
    
23. {
    / u: K2 c' w* ^& ]# O! J( T6 r: g
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

; @/ \  s5 H9 u+ f: I: W6 p; b

: @$ I8 s. t+ \; y, F4 `iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html