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

6 \2 E, p# P) d! x

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
0 [( Q7 D- R9 n8 z# b6 ?. Z
/ L. p; ~) e# Z' w

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。

  
  

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。

- B- f- N. S: s' z# Q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)
   , o' ], h1 A+ z4 P* v
2. {
   0 V! ?+ x& \8 O$ N/ m0 `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + t8 y- ~! A  e4 M
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * I2 P. {9 ?9 Z- I( i1 |5 \3 {1 q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . x: M) J6 v$ M4 Z( z- @& X
9.     int ret;
   % O) C6 H) r2 v
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 p# I- l0 W* B# I' V9 z
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    & o, s  c; J- B% Y  [% Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 V% j6 B* Z% m) Y+ l' S  d# c
17.     {
    - Q2 O/ o2 y" Z0 c  T4 K
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
      q; Q- ?* P/ n; G! S, e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) |! x* y2 O' n" Z# r- D( n6 p
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    & O- A& v" S% S+ {/ _' ~  ?
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " k1 v; Z; ?& u) B8 K0 P+ q
28.             printf("Listen failed!\n");
    / K* D5 W* I8 a( r$ o0 C2 K+ O; E
29.             return -1;
    4 _2 d' K9 ~4 M* _8 G7 a
30.     }
    
31.     return 0;
      W; s) P5 c/ m; g( X, r
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)
   2 Z3 D1 C% _) E1 G% I
3. {
   & N; P, r/ E6 Y# M
4. 。。。
   & O' ]. T& r! z  r1 H
5. while(1)
   , ~4 R6 w: l; u3 n' t4 X5 K
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   % r: h1 Z  j5 T. b
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);
   & N0 ~1 |# B5 R. W
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " D( i0 s& a) m: ]
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;
   . M/ \2 B7 k- T& j4 f$ n. U. p
2. pthread_cond_t pct;
   - S9 Q4 o* {! a7 k
3. int main(int argc, char* argv[])
   + w$ V( t! l2 s) c# X5 [. d9 @
4. {
   * E) N2 j3 z; q% {6 B) H/ B
5. ...
   7 D, r- A) I( B% ?5 H
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # _7 }9 ]8 \( h  P0 Y0 c
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   # V) G2 M- c- S# N0 c
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   # `( F' E* E( `* m* O5 Q
10. ...
    
11.     while(1)
    & S; U2 [% f# T, b  e! d% r
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " `: ~2 T+ t7 o2 [0 w" l* d* R
14. ...
    
15.     }
    * U, m. [" z5 H+ V
16. ...
    1 J( P2 M% N% [8 O. _! _
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;">
   $ J5 |, S& L. X4 A& @$ x
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" \
   ! n0 a+ w  @8 v( g4 M( U; i$ b
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; L* H: l$ v1 [2 m
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   5 h8 O0 B- r, T1 ]: L
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 I  M( C4 W, o+ o
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   / f5 i* {, G7 X7 Z( n7 i' h: N/ T
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! u4 U" T* {2 M
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / J3 o0 D2 j3 v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    4 f! ]! }2 }. t6 G; s
16.         free(frame);
    
17.         return;
    , K" t$ Q! K5 S6 t' y! b8 W
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" \
   1 s# X$ [+ I6 X; {) e
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % P; E1 \" l  W
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # x- @$ F( B$ E1 ?; A& g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) N, @; j# d0 G/ w2 |, _7 L0 n& g* _
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 E" ?/ Z! |  X+ W
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   , }3 u4 d+ z6 {  `1 P! M
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ( v8 [& |( m% y$ y/ ]8 K
11.         printf("sending boundary\n");
    7 G. \4 n: v9 o$ \2 O5 e/ Q
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。

( }6 |6 [% ]3 ^) G  V二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- p0 Z: u( a$ a9 E

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , q) y! e* t7 x+ r7 D
2. {
   8 _5 Z  ^" s2 \3 O
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 H  c! e! ^- m; B+ l
5.     {
   2 C. j* r% {  }+ L
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   5 d; M& ]! Y9 z
8.     }
   2 A% i/ D8 r6 e! b9 @3 d0 p
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " L; Y5 Q' }1 p' i) r7 N
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , ~/ c, V1 P4 z# p, d! \
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    2 j' D1 ]" u6 f3 a2 u" t1 t0 P
14. }

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2 H4 {/ N& G9 r7 {- Q, {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：


4 Q" J) i( ~: M3 ?  ?

1. while(fend > 0)
   ( ]7 V7 T' B* P4 Z# ]$ U* l
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; r) O7 e, F" J& ^, o
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! ?8 y- `+ w. d7 G
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   : q4 g( E4 w% C  @
10. else
    * y! ]  M+ F. f( O0 e7 j1 n
11. {
    
12. picture.length = fend;
    & h/ n% C) L2 M7 v. x
13. picture.fin = 1;
    8 C2 {# b3 B4 p% b) k2 D7 @
14. }
    0 z# U; I, G" p& Q
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ! M, S! U# }+ }5 s9 a
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / u: F% [. v0 C( I3 A9 f
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ( b4 s& d# U1 B5 e1 n1 K
21. }
    ( i' b6 {, y8 s1 O* Z8 d
22. else
      m$ v3 h# R+ y) \! b% O! n# H
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

5 y9 u( F8 `2 L  u! }# wiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html