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

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 Z9 {2 E. D1 f( r
, X' E2 Z7 j& G; O1 S- \

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。

+ T, C, E: F9 g- ^

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

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)
   6 N6 L: T1 Z4 H9 c3 A$ F$ P6 a2 r
2. {
   3 B$ ]6 I3 ~& Q: G8 K# ^
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   1 J6 n- `1 c" q& c. X4 U( o
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 B5 R+ [; f1 n( D
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : P: K9 C/ q. r7 ~4 i6 ?& ]7 }" ]
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);
    9 Q# N& [6 @! e1 E0 x0 L9 I7 g; D  g
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
      F* U" X' T; y/ `% H
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : ~6 l( U, t- K7 I3 P/ @8 @+ Y, o
17.     {
    6 ]8 J! P5 P7 v1 r1 q8 V; {
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    # v' U4 f) [# J) Z! R
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; G$ v  U: h. b+ }7 ?6 ?' ~
21.     if(ret == -1)
    " g1 ~0 Q5 w  r/ I8 v  Z
22.     {
    # ?1 b, Q6 A) k- ]: a/ T
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    - f; w! n4 d0 u- P8 S2 K
24.             return -1;
    ( k* Q  h. k8 B) ^. b& V
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    + F8 R3 |: R, q& n3 z6 |$ Z* p4 Q+ f6 W
28.             printf("Listen failed!\n");
    9 y8 U; Z" O  F$ ^) w
29.             return -1;
    0 E( k7 Q, T8 O
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)
   . w( ]! [1 Y: @( Z+ u6 a
3. {
   % Z- k# ^# c+ _- M. n
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   6 z; N3 h0 M) y' Q5 @! R
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! [- [" E% z- H: C: X5 x
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % f, H  g0 c" @8 q2 V# i" M, y  D
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    2 v  K7 t. V4 z6 x5 E( C5 f
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);
   ; q9 `# g7 [0 Y& W/ Y3 f
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 S+ S0 o1 K7 i4 r+ ?8 [" w! A+ p* S: f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   8 D# E# H* y# G) q2 C4 s2 r* r
4. {
   1 m- i9 q, E( K/ J8 g
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   / F- i, f- z. \* ?
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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. ...
    . E" [) w) g4 i- b/ w
11.     while(1)
    
12.     {
    6 ?: @6 T  u* o
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 O2 }& h7 n+ f% B) K
15.     }
    ' Z  B5 p9 w0 _, a( p/ ?
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;">
   4 a3 F$ A" n$ U' ~! B* }' [# n
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   . J5 [. r5 P) S$ T: l6 g! c4 G. X
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ! R6 s- |; i/ f  {
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ; h5 S6 D4 L' G
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . _* H& F6 k+ r  y/ R& k% N
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 K! h' `) m1 k* ?
7.     printf("preparing header\n");
   6 ^1 ?) m/ Y9 R9 r7 y% g
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    + h" Y9 [$ ^7 D5 j2 x7 [; z) Q. h
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 j# j/ G  J# t  P- S$ K) V' q, d
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; z9 E3 g" a6 I+ Z: @" M7 [! E! Q! N
15.     {
    + W) }3 f- t4 V) [* |
16.         free(frame);
    / v' r* R9 J+ H0 K5 P3 [1 H
17.         return;
    / V0 L& p* Q3 w) m" U* V/ H. g) ]
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" \
   ( h0 B+ }8 B% a0 E  m2 h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   0 c9 ^% [: B  h/ w3 j% ~
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 k- ^, d! S  {4 W3 z' m6 e$ K0 O( U
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   9 @) x7 v/ f) h0 ^4 Y6 V
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * b+ U3 P4 H/ E/ Q5 I8 P
10.             break;
    ! j7 p7 B% W' D+ y
11.         printf("sending boundary\n");
    - S% c3 M& E! f; K
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : U) r  V' U: `* N6 E8 u9 v
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。

9 }* E- [" ]+ [+ Y: l0 m# u

+ J. @! \- x( ^5 S- {. }8 ^( b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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   4 k* P* b0 h& ^) E6 H# }# i: M5 B
4.     if(*socket_found == (~0))
   % }8 F2 K7 S2 S! i4 j
5.     {
   : k0 t# E) Y3 u( p: f
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   5 g8 ~6 R, e1 {
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 [- b, z6 F4 ]# L4 r8 k% v0 K
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;
    4 q% F2 p  w- I; ^0 K4 J
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：

4 ^9 l3 r# O( e6 {5 b0 Q- f! h

1. while(fend > 0)
   & g+ l2 c# {* {$ C
2. {
   # c7 z+ [  l. v
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 d4 h  m5 [* \
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   , Q5 O5 h. Y0 C) ^( e' I. i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 c! Q- L. p* ~$ w
8. picture.fin = 0;
   - R4 W% ~+ N. A* T& @9 D* u: F
9. }
   3 ]$ R3 k. Y& N% X
10. else
    / o( |5 I' g6 M9 ^/ ^, r
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ! Z& K3 z. F7 J4 g- @
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)
    
18. {
    . A3 y; X4 m5 m! L  ~% A4 [
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    * {" e4 d- ?9 s7 i0 z, d
21. }
    
22. else
    - w9 E3 t: j, g$ |
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

6 U' L, M9 o6 k" v6 P! `
% `  e6 {! X! R# u8 F: @

" O+ e) @, }4 k  P; L+ t" d( q4 j
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html