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

1 `& q1 s  L5 m

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
( x8 G1 k* b% c8 }  }

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。

& `  J: u! d) @+ y& \

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
: ?4 m& v5 A: }# m  @' B

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)
   & g% [4 O9 V" `8 j
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   & w6 ?; k6 v4 D1 O. _: t3 B+ u! V+ s
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);
   9 Y. I" Q3 }2 u/ h& `8 f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ( g2 n- X/ W6 ?- u% [
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / k" C# y& W! {
13.             return -1;
    - R0 K) }) m+ V2 K$ L  }
14.         }
    & R/ A7 _+ j; [
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 u$ T9 ~3 ?, n- B7 f
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % b( x2 g1 K0 Z/ D8 E
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ W3 p- h5 u! N' d& h  h/ D% ~
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    - {! z# d7 g0 a6 Z
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ( t" V! j5 V7 u; P$ V
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 h/ m8 V/ Y/ j
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ N- Y; h5 ^( ^9 U* M4 H- k1 ~) R
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - n8 o  M9 \! R% |& p4 Z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 m& }" v& g6 L( B! M  ~# L5 s
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);
   8 P7 L% D6 G4 O; s  Y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 V& I* ^9 B5 [' W0 B* t) p
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' L$ t( v( R3 t
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) Q: P1 |- p+ @4 C& p
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;
   / B3 I1 Y2 i& U: W& L
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ' J0 `4 P4 i1 R6 l$ `2 O$ ^/ ~
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);
   $ H$ X) `8 e) W" ]9 I4 @- F
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    8 _0 y! v( M1 Q3 K6 ?; G* m! O
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    & C4 ~( z6 [- l/ M9 \
14. ...
    & J" Y8 P2 q! y
15.     }
    7 w( d8 R; p" r4 ]4 a
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;">
   - ^1 S5 |% L$ w. D+ B
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   ) r: ^' D( Q$ [6 M+ w1 g
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" \
   2 W+ I6 r5 q& n. t) D/ f. X
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   0 D- N$ N: d) \) `+ ~
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   7 G- g4 {4 O2 ]3 v
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 y0 L* m$ \5 H8 S; o
10.             STD_HEADER \
    . X; p+ V+ F1 _: i; ~$ J/ }7 |4 T
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 |* ~6 d7 X  A) V5 h4 O
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    - u, K2 c1 N0 x+ k& {7 f/ @2 j
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    9 K' X3 k/ _5 v- f6 s
17.         return;
    7 K# v" ^* V+ I) m
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" \
   # b# ~" |3 R( R& R; w1 Q  [" z! _
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) x% g$ H: ]3 M" }2 `+ L% M
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 k2 H& |( h2 V6 u, O1 V- V+ X* ^
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   + S: C% m& \0 d. M, M7 x' ^
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + c; P# d) V% I
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    9 f: H/ [8 g. l' d4 F" S) W7 ~
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
5 j6 |" s: W, ~" ?9 q+ t0 A

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   3 z* K% O. P$ D+ C
2. {
   # @" A) u, d! Z& D  U; G3 K# N
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & H8 r& F2 d3 Q5 E  z
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 m) V3 k# W4 X
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 X8 k9 F( O  H' L. B! p5 N
7.         return -1;
   6 g* M+ H5 A+ T1 v: T! e  `
8.     }
   4 w" d) A$ `8 I$ e/ ~
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 |! Y. j/ _2 ^( x
13.     return 0;
    , T$ i; ?+ b$ q* S* p
14. }

复制代码

! N# b; J% a# I: A2 b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：

) D2 N8 o) a# ]6 _0 L

1. while(fend > 0)
   4 d: z$ ]/ e2 u/ L+ L4 H& E# U
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 n) v' H% Q4 |1 M( }" g
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   5 n7 ?; W# w  x4 q% I2 u3 F1 N
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    2 p9 W+ d$ c' p3 ~3 U- t$ A
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)
    3 Z. M4 K) t- e' g. c, h. @: C
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    , X( D+ P6 ]' u" N
23. {
    2 X; a! |  ?# K# L, s7 d$ o: N
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - i% N# C  I5 M; J0 ^
25. }
    
26. }

复制代码

& Y* l) ]: l7 O" F  f
7 I* F8 f0 o& |9 ZiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html