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

: C" a1 |! z5 G! J( z2 p

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。

8 W3 J& U6 q1 b6 I

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。

  
  * L2 }' b6 |, R; O

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。

) Z1 p2 N& p" z1 G一、HTTP网页服务器
' r% F6 W! I8 Y' d7 c% h

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)
   ' b7 k- d4 S) V9 l+ ?
2. {
   ! \7 z7 W7 v" Q/ H8 y/ V" M
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; u$ @0 N3 _( V% ?$ k3 r) l
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
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.         {
    3 l! g$ @/ P( ^" v: @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
      o8 Q8 q( t5 c$ F, H! s" S/ B  b+ P
14.         }
    & Z2 C" Q5 e* E: M& ~' z: s
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    * r& J! e; A5 U( i+ `( }
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / N" [- I% E: L  h( Z. A$ E( f
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    2 d6 }6 X( \9 a+ h+ n  Z- W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    : u: |/ B* f4 }  T
30.     }
    " n) o( }' }  n
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);
   3 j  I5 T9 @+ I( o* U
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   / Q. a" |2 X1 q  H8 H1 ]6 z
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ }* Z) C" g8 M0 p4 a+ R2 s# Z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   9 F% l% a# e, n$ u
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   7 u/ ]8 ?# X' v! [+ b3 H+ e, k
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   7 r' V( G8 A3 J& A5 I; q: K
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   * ~4 }8 {8 Z& Q! e! S; A4 k
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ! f" [9 L& o" @  u, a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . `# ~9 c% H/ a5 c! y! |
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   0 r- R8 k& p. k" ~/ l3 Q
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   $ Y) ~' z5 ?9 C- S4 q
10. ...
    8 I4 F9 M" X) K  X9 o: Z
11.     while(1)
    2 a- F! ]9 W$ b
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    - j5 ]- v3 F% H. S: m% u8 O2 s- B
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;">
   # y- ^& o! E% E2 u: G& O0 p9 p
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" \
   ' V5 l) }( u- N/ M' V8 V
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # E$ b! k# k; a9 _/ h6 o
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   % L2 f3 A$ s1 l& M- o: o: ]* _
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 t/ S* B( _- ~$ q0 V& w
10.             STD_HEADER \
    : ^: ?3 E* Z  v, I+ V
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 w# D1 N  c+ G* l2 M, E
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , q* ~# v* p. W' A% ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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" \
   ; G6 [. F  P& I
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; u) [/ i- V$ D0 Z: b$ P% V
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ' Z& A; v# @* Z  w$ r2 |5 d
8.         printf("sending frame\n");
   - E3 g& Y7 O& w* Z- G
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . Y$ J4 q6 V  l% j3 y- W0 o9 n" O
10.             break;
    & a8 k  ~2 J/ H' H
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . X5 n, C, S3 T& t, w, G
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>

复制代码

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。

6 O- {1 H- Z+ n0 @; H" P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. {
   ; n; g; c! q( W0 l  c6 y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) g/ `3 S4 r2 T; d& U7 S- W- I
5.     {
   3 @- o( U: ?2 j. W( n+ \4 L3 m6 I
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 G) v7 V7 t% D: \+ T- Z3 F- |& y$ Y
7.         return -1;
   
8.     }
   ! J3 d& V7 D+ g6 g: A$ ~
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 D, H8 H  Y6 x% }( A$ ]
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' x1 t  h  q: N
14. }

复制代码

+ T. Q& _9 c1 k$ U
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：
% M3 w, Q* w" s( ^; g0 R% i
" Q! m4 _& M+ g9 |- Y% B

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ) @9 g, m( @0 F" R$ e
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 H: ]8 v7 R) E8 Z
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , u5 Y( z4 y5 N3 L9 V" H
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   , P- y5 T: J9 w6 I+ f9 y: P
10. else
    $ W5 R3 F; M& Q) r) Y, l8 q
11. {
    7 s  q* x4 h9 T  H8 ?6 `
12. picture.length = fend;
    ) r# ]  a" R, H! C+ {8 U- V3 X. t
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 i2 W2 B) Z, Y2 K
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( V9 I5 E* u3 T
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ; J7 I$ L4 b: }. A2 L9 X& w. m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / c$ c: D( m1 _2 {4 r& r/ o7 ?
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    1 O  @# [, W" z! p& k2 j3 Q3 v! }8 L
23. {
    $ X- R' A  Z# S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' G8 L0 l+ Q9 ?! L0 ~) E
25. }
    & |/ [. F5 H: T! d6 M/ z
26. }

复制代码

$ c; _! y- G/ f2 u/ viMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html