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

: T8 y  k  j6 ^1 Q; X" |/ j

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

+ S7 m, p) Z% Y- O4 ]$ O5 d) h

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。

& l" C/ k# B- ?% U) A- n9 e2 a* t/ 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。

  
  1 Y/ j5 Q+ }$ Q

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。

' n+ |* l& \1 q5 w: O, _一、HTTP网页服务器
* |* w( \2 B/ i) ]+ ]6 O# g5 o

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , l, N; w% _1 ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 V* p2 z" Z7 k0 z; [3 h
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.         {
    + Z) @1 C" g1 ?
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    # C0 s7 }* R" q2 E
15.     int on = 1;
    6 n! h. |) J6 }/ i6 T% l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ( G* o( [9 ~4 u
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    4 y% S+ s4 t( d  a  a: F0 w( _
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! Z) i& A# z8 v# `, ?
21.     if(ret == -1)
    ' w( ^. C1 A# E) ]: y
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) d/ p- H) G% k9 V
24.             return -1;
    6 x2 B6 O+ x( W: |
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    0 d! q% B) |4 {) }) w* h3 e2 a- I. m' R
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    % @- A3 {5 r0 k$ H
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. {
   $ w& u9 N  V# O6 t( \5 C
4. 。。。
   1 i* m- F2 T" \" V' ^5 ?7 V6 b' e
5. while(1)
   
6. {
   ' @3 _6 r9 v: A8 c
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. }
    6 {( `6 K3 u& H# q
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;
   " N# p7 I; u; g" x: ^3 t
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' b6 @. D0 _  |
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 s+ ?- A' w) H
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' D; W. G$ ]$ R$ Y+ }% 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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 Z& x  p3 I# X$ ]8 }3 B& D
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # V2 D, F+ H- v+ {
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ' ?, [; D( V. ^6 g( s
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;">
   
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" \
   # P3 \/ ]9 Y6 y+ @0 A0 q$ W3 T& x
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # p2 F' V9 x  U% e& T+ A9 l
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! J+ s2 o8 _$ {, B# F
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! v. W( c7 U6 j/ d
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) m% q$ B! `" |) o
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , G. L8 o' X4 c8 J% C+ ~
15.     {
    6 e, n! z# z6 [2 U7 K( C/ n
16.         free(frame);
    2 T8 a$ L5 M1 I& A1 A7 B
17.         return;
    8 b. N! B5 H' Q! }& y
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" \
   ! a: o/ J8 X+ r6 n& Z. L* a
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   : J. {9 q4 {0 M% }' l
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ' \" a3 ]5 F2 J) j# [
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ! x7 s( W9 b2 p
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   + ?4 F4 y2 x3 s: J: X; B
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    $ j9 d- q) K! O0 D5 _
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( Y! ^& y( y( f
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。

# {" D; q$ [3 H/ c& G$ M7 z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)
   0 v! p& U, |1 [  A
2. {
   * D( P4 C' M& B/ v" J
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   3 ]0 ^3 A+ W/ s- j( f" _- c
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % ^" X& }& Q' ]/ a
7.         return -1;
   , l. j6 }- M' R: A" F! N5 W
8.     }
   ) \! }8 o" W/ [: v' q- t2 P
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) |3 g' G3 }$ ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & I1 U. f0 w0 ]/ K' x% \' ]
14. }

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8 H% q% s7 S( g& M( S9 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：

+ U* n. F7 \. E
, n4 M! o0 ]4 n" i. }

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 e5 J; l: \* v2 |
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ! }3 y8 S; Q- v$ A+ A4 W
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    / L+ ?/ m" R" Q; g. f( y
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);
    - _- `$ O, K; e% j# a
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    3 |# ]& c$ E9 E, F. k+ |8 a
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . q7 {$ r4 g' J
20. return -1;
    
21. }
    5 Q; b# T  H; f  L9 S- p+ x
22. else
    8 u2 k( `/ U, ^8 E0 \: @
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    6 u- t- z" D! b6 }  a1 ^/ C
26. }

复制代码

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