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

5 c  t6 V! v  N8 r% w1 {

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
- a1 u. e4 f$ e. w; ~$ z4 M: K

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 k: F! k2 i4 F7 k2 o8 w

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。

  
  - a( _0 k* P( d

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; ?# B/ F2 |! P! I3 P
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ! M5 E, L! J' y3 ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ) D% s: `3 b, G' t# A4 h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' k) B$ s2 f( i" j) ^
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 \: d" r0 p- m$ O  A" Y/ K8 c: S6 [
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ; B# ~$ U7 c, q, r. ?
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & G$ L8 f5 d( J( g9 x8 i7 \# E
11.         {
    , z4 ^* W2 C9 V) A7 O* U7 A9 M
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 w  o! ~8 n+ w% X  W
13.             return -1;
    ; R. p! x: m( P/ K$ s* L& P
14.         }
    $ `, W  s! V3 w
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # j8 ?. d. H. l6 ~
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    + o( ]5 ^# G. T6 W
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    $ G3 V; h$ ?8 }; r6 W
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " k5 W3 X4 N4 T/ N& b* }: j
24.             return -1;
    
25.     }
    * Y  V8 a7 Q- o7 \: _* I
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    * A6 Y' N" `2 c2 r& |6 d
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   6 ?( r3 R! O$ r; B* t: F" r
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    3 q9 P# q4 ?! [- f; U8 w' k
12. 。。。
    ; Q- ?  @% G6 x( B' t( ~
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ! y1 w  _: S) p' U- G! y- {5 e) r0 z# ~
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 P1 J  B3 F) \3 Y
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;
   : s" ^* I) ]$ |+ j; t) T8 m. p
2. pthread_cond_t pct;
   : s9 P2 @6 `5 v/ k. W
3. int main(int argc, char* argv[])
   ( u- v  H, h( w
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ( f' e5 |# _4 P+ m, n. f& ?
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! K! T# U9 T% B6 Y0 I
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ( T5 j; K3 _. o1 A5 \; Y4 y
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    $ F$ Y. e& D! P1 ^0 N3 h
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" \
   1 ]% I" `1 l5 Q- s$ G" 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" \
   8 @# l/ ?! C  r3 f- {/ ?# u$ c
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   * c+ B, P0 E& e: a
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" \
   5 n; k; g  V- r
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( v# D; L7 b0 k7 Q0 O0 S/ r
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' V& q3 m) s! C: a! l" }9 y! Z
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * }, F2 H5 ~2 h4 I7 B
15.     {
    1 Y9 h. ~* L# H; Z2 ?8 \9 @; ?0 L
16.         free(frame);
    / N( K5 |; V  q1 Y
17.         return;
    + T9 _& l* W+ [4 l2 U& j
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" \
   0 ^0 @6 a$ {0 C- R: o
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 |4 V' G4 r( r5 {* {+ G
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % d) U9 t6 _/ R6 Q5 B
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " b3 H" n9 R1 k# }, C: f2 k
7.             break;
   ) t% F- Y: k: E; w9 N
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ W5 p  o, b. g* B  X: j
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。

' u$ G6 `$ C6 Z# N2 R二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 s5 u2 x2 X& d4 z0 [: z

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   8 N1 i0 v% o1 c
2. {
   : b/ d; P- q8 P% n* ~0 D
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' R- j5 x" G. g& N3 u0 E  P
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 k1 ]3 A0 }) ?, G
5.     {
   ; @& c5 Z& u" t. X; j
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 z0 j" p7 F* }# d( e
7.         return -1;
   " t# U! z) ], t. E
8.     }
   6 q& f6 w( q# J
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / k  ]3 M5 O' U2 Z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & ^1 ~9 M' s( B* x- }
13.     return 0;
    
14. }

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% P7 Z, H0 M" a* s$ _  J
7 @& G- }' R; @6 q0 ?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：
  s5 B' N# m( k: T% Z+ q
  T  t6 z) B5 j* c2 q5 P
7 U9 N; V) T* L. N# J- p$ |9 Z

1. while(fend > 0)
   9 G. b4 E: e0 B! `$ ?
2. {
   : g8 H( x7 W8 H" ?
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * J9 z# P* A7 o! W" b6 w
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 v, _8 a" m: d  I
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    $ s( ^( c; J2 w+ s
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    : }  t( B1 \/ k5 A8 M
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : J9 b$ L9 G: _' p) w: G; Y  d
17. if(sendbytes == -1)
    / F1 S2 \* y6 K7 Q3 J; ~4 F0 C
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    * g2 E! p0 f6 \/ r
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / m0 F7 ]! s6 Z( c2 P
25. }
    - |/ k1 |! ^( I+ A
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html