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

: U) t& y- p. V. B( [* d2 R* ^

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 N1 E7 ~9 j/ o& ?" J2 Z

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。

4 S1 h; H; O) d6 u; ~# a3 o

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。

) k7 P8 @  Y! O8 @2 U, b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. {
   ( h  f9 ^* k( w4 {8 F8 |  `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   2 [3 F4 q+ e! L, S
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 Z, v, Y/ C$ X8 ~& N
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);
   3 g- F( `+ @6 e4 R/ P- X6 g/ I
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    & S0 C# q6 G6 E8 G
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 v2 X( k: n  N* Z# v8 \. e0 w4 O
19.     }
    # D3 u" I* a7 |8 L& n
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    + S0 M" r" b; y5 U
22.     {
    9 j$ [- U) n$ Z/ w" j+ ~4 \
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / {- f7 F( ~6 R8 ]
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 U9 a6 J! O2 N4 U
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    9 e5 A# y4 o+ |/ T9 D. r% k5 U
29.             return -1;
    8 A7 b% E! t/ O$ w
30.     }
    ; g( t, _" q; S- c& w, I. J2 U! {5 s
31.     return 0;
    7 Q( t: ^+ J: z) t
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 V! e6 t) s; \1 Q& ?- t/ l+ w, {; q
3. {
   ; U4 R. J" \; ^3 I0 {. B' Q
4. 。。。
   * p7 K/ ?  ~2 B" B; c% @+ X$ M
5. while(1)
   3 D6 j6 N9 C7 F
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - _; P" V0 {/ Z, h) |7 d
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * c% E3 D$ x& e* \* R8 m
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   & L# e! d0 F3 T5 v
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + ^  P2 r$ N8 r  @8 G# l& o
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;
   : |( R. U+ g$ U, N9 k/ K
2. pthread_cond_t pct;
   # o+ O  I; m( h+ B
3. int main(int argc, char* argv[])
   + I7 U  e) v6 d8 g
4. {
   
5. ...
   & ?7 |9 Y1 ~" `! j7 Q  c. q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / T/ W% e( Y: E9 }; {: P+ u
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   / _) W/ }5 R! ~! e; Z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
      d( I' c2 N7 h% O. \' ?
12.     {
    
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;">
   - d4 X* q' k  W* u
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" \
   0 n( U5 @+ c) c6 y3 }& s1 _
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; r" c7 h2 Y2 Y0 Q- q5 \
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   $ B1 t. r8 e/ W) U
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , ]" C9 B' F+ T, z. \
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : ?* z! y" o- k8 ^7 v; z7 Y' W
7.     printf("preparing header\n");
   5 X& d6 h7 E, Q# K; }
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( F/ C4 C( B/ ]! H
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   0 ~2 f# o" n+ g/ N% x8 }
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : ~% J( @5 B3 ]
12.             "\r\n" \
    ( e. U3 A% Z* n: x. e
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
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" \
   7 I/ g/ M* W7 x) U
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   , o4 r  G0 {( }9 d2 X) m
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
     N4 T* X0 W" p# F! q
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   3 y7 J) L/ S: D' V( Q. T
7.             break;
   ) V+ c: l% l1 Q! u$ g0 k* u
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , ?! y% Y* t# A- v, y1 w3 O
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 L. N9 O4 P! ^; v8 R. i9 B1 a9 Q
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。

( S6 G8 b- J2 k0 y( r5 n

: W/ U6 P  J5 A3 j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. {
   # a) P6 I2 `7 \3 ]/ V) Y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   : a: }6 E" ~$ G: C2 A2 Y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , y3 f0 k; J  Z1 ^$ k& [/ W
7.         return -1;
   ) a; R5 h% [2 l1 Y) a- L. A
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     I( l) Z2 N% }$ H* K
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 R8 m& ^+ r8 H7 o# p: ?
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      D" Y+ g+ t2 I; G* p" w0 h* n; _
13.     return 0;
    
14. }

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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：
+ P; q; ]; [3 h* [( }  U

1. while(fend > 0)
   
2. {
   / b! n& \6 [3 M6 `+ P: Y8 g
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : c1 b4 B8 }6 }, k; f0 S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + Q, ~  }( S8 n" ?* \- d
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 E( D& K4 w' y* K8 _
6. {
   . X2 c: h1 T# ~. c  H/ Z4 ^9 A
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   3 ?! E8 ]4 e0 N$ l* d, P* f
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 g# c( n* K) P! e1 H# `
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);
    : s, h4 F, ?- j; s6 u2 z# C) \& z- s
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ) k, [- l  N! `6 r, J7 M! o4 Q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 F, B4 s5 z" ^
20. return -1;
    
21. }
    6 F$ a' `( V8 e/ q) B% h
22. else
    
23. {
    , b! k" f: P; o0 f" L$ J( d* D
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 d+ o  b! g  c8 S. _* [2 Z! e# K
25. }
    $ T$ j- D* B+ f8 K+ ?& w( A
26. }

复制代码

) I6 ~" q: i+ N. w, K& r

( O  W+ _& D6 z/ [; d" niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html