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

# }2 p0 T0 r; ]2 y. N( ^

9 t/ d) C# Z- a

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。

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。

  
  1 D3 q) K% H3 M

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。

2 v3 x; P5 s! r0 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)
   
2. {
   % n5 ]7 o/ R5 w
3.     struct sockaddr_in servaddr;
     @. |4 z& Y$ C0 D( u
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 f/ w4 P% H. t% T; O5 p
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 _3 W3 o& E( X/ _8 n( H# N: C6 k
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " t" V6 W' L( H/ `$ t0 d
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( m" e2 `! m# {- A* v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ) ^; Q  Z2 ~0 q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 Z& ?3 _8 ~9 }7 N
13.             return -1;
    
14.         }
    ) N, Z1 d6 X" [
15.     int on = 1;
    6 }/ G* C5 v3 m- w  f6 J/ ^# u
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / k$ d/ R. m' J1 C7 W/ ~
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    8 l: `7 o+ v: j& `
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    & L, a- n+ [9 B5 q% m  t5 i
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    4 G0 W) o5 ?6 O# d
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    9 U% I2 g$ L' A
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);
   # c0 G0 P, `) {9 w/ @3 x* c5 Z- v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   $ M" l7 G8 ~  d5 O+ u. B
3. {
   % @0 k! h- i% c9 b5 m" V
4. 。。。
   ' H# S5 k% D3 L5 T
5. while(1)
   : P7 a- p) a( w/ m  ]$ w
6. {
   % b6 [, q! b: W8 Q: L) |
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 v; D7 L8 C2 Z% l  K: J) _7 N" i
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ a; |1 ?7 c# ]" @* w& k% W3 U
9.     。。。
   ) C- n0 y, d" U: T( c; `$ h1 ^% j
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    1 X1 `# ?( q! Q' ^$ D6 ~* ^
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);
   3 T" l3 }! b6 q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 O0 P" T, m3 {+ w
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 b7 u8 s5 Y2 E6 _2 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;
   ' t0 g& s! G/ x, b2 ]8 @- l6 y
2. pthread_cond_t pct;
   - ~& F) j5 k3 m8 T$ Z: M
3. int main(int argc, char* argv[])
     T: U0 J6 g3 j0 B" |2 J$ u' |
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) C8 \: U1 Z% Z: h
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 v2 \6 R/ F/ q# b0 W
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ) n$ ^+ Z- l* t! C: w
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;">
   
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" \
   7 Y* U. N, F6 r7 B3 g" P
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   7 e) }2 C# ], C1 ~& l) y4 i
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ' O3 c6 {8 I( K
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   6 D- C9 F8 r9 z, ]+ y) z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 e9 w4 |1 P" h8 |8 L
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ! I# Z/ y, r; T' Z$ N1 t
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , O* [* U$ U) c7 V  l
10.             STD_HEADER \
    2 N# ~( J- k. \& a' b7 K1 `0 F
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
      }( Q" w2 y0 G0 M/ K, \
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # D+ A4 M# v( W5 [* ~& H$ N" ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    " x. O# h9 H2 D& J3 j
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" \
   + c$ X% @9 d( w8 P7 b
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)
   5 r2 [  x/ o8 s8 O
7.             break;
   5 w4 E0 B  t* q$ t
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + r  K$ }9 c9 k2 s& ?
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ) M" B8 i6 d& J$ k( x* Z. W
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

* \/ m/ K, J' E3 b8 |4 X- A

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- U* u; k3 j! |1 f

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   - J9 N: Q6 e; C: n1 g& o# I$ S! \
2. {
   # y8 W9 Z4 w5 D" }, P9 p
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 W7 F- u7 R, e7 E, \# q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) m% }, k  ~; N' q8 ]; l" t$ F: N- P  B
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 C8 X( M9 Q( v' z; Q7 T+ v& G
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ u+ y% T. L+ R3 Z- I% v
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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) _! q9 r+ H( F, z9 K5 ]) f) r. _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：
0 k. u. f2 q6 o  q2 {/ Y  m
# M. _( T# J9 S3 K" N' u# I8 u1 R
- I# I4 ]& }4 E$ Q) p8 _& c) e

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; p4 e; [1 _( {: h
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 ^. g$ m1 u( F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     J% u6 o: L" @7 m" c& y
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! |# I: {8 \5 N3 m
20. return -1;
    3 B; u) G% w9 g: p! U
21. }
    " |9 p( e* q4 |% h
22. else
    " w7 l& t  `9 D: n
23. {
    ! F. l% L8 Y0 T5 \$ D6 R' ]# o( z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
      e' r5 q9 m" f# i; ^, |
26. }

复制代码

! D9 v. C5 p: o! J
4 [' j% D! r) {, ~. {) ^( ~iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html