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 U* Q' I' U, J$ ?% V

$ x. D3 R, W. E& H

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

. @) E6 z: C9 D

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。

3 K, z8 x. Z- z5 O2 C( u

6 D6 C3 x$ [3 Y! u! a

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。

- E- A; I9 x( d6 E* Y" x7 j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. {
   ; Q4 Z2 O7 ^) l' y$ ?
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + M( a- x+ z; g/ o) W$ o- X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * K- T+ U& ], s0 u3 u8 }1 S
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . G. p/ ^6 ]0 T6 }; _
9.     int ret;
   9 {! @# C- a# M6 {2 V- U& j
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.         }
    7 p$ i5 f5 b: Z; G, F: z3 R: D
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) ?% p/ e4 U) u% X4 q) Z, Q
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    6 I' y; h# s9 |$ H6 b/ H
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ) C* W% I+ ?8 o4 l* R( @* @: R2 e
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & E, Z  M  \! w6 s) E$ q
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ; \* z& a+ Q$ O) _7 {# R
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. 。。。
   ; O* R; C2 M  ^9 W
5. while(1)
   
6. {
   - `1 a. ]2 a( D$ m( @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . h; h& N" f) n! }; j3 @$ f
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 d0 |% r$ j6 i5 F3 j
11. }
    ! i( b  H0 B! A: b/ Y6 Q6 I
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);
   3 t0 u4 G9 f" E/ c
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & Z6 q0 D; u3 Q% A0 ?! I* M
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   - A0 t' ?2 V3 G3 P, E
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' Y- J* B  L, w# k
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[])
   - x0 O2 K/ ]1 w* ~! w6 z. Y
4. {
   $ h3 R) @5 Q% f1 D% |' T
5. ...
   - k5 o$ r& ^! o+ B
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . K% `) X1 q$ [
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   3 E  Z1 v3 _; H9 @# k0 ]
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    7 s3 Y7 \  x, R/ m
11.     while(1)
    4 g# n# m! A: ?" O" P( ?+ s5 \
12.     {
    / t: L% z4 [2 e) `5 A6 I+ g* c
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % c5 k  ^/ ^1 N
14. ...
    
15.     }
    $ q# C4 L- Z) O, {! z' s
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" \
   
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" \
   ) F0 X7 S3 p0 j, m" M6 G, h
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   $ g, \. J! ^$ x* m9 i0 R# D
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 o3 @- x" f; M8 J: ]/ v* g& \" O  O
7.     printf("preparing header\n");
   6 ^3 |$ b8 I$ a$ @1 z/ ?
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . @2 L& t7 Q/ U' w  r; ?
12.             "\r\n" \
    ; r" g/ W( B4 N* o4 Y/ {5 O5 l# u
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; `; z6 J5 r% D; P  Q  ?
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    6 Q0 F, r- t1 ]/ I
16.         free(frame);
    . W  g( @" n9 h1 o' k/ Y( q
17.         return;
    3 \- I8 j7 V# P: j$ L% X, W, P
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" \
   % r% d7 }1 i# `4 {' M
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);
   ( S: _+ |- z; r
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + }+ T9 J' _1 {8 U- f1 o3 J, X
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   & Y2 `/ E/ b! q% L# C- H2 Q1 ^5 T
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , }$ a/ z& A$ x; f1 V
10.             break;
    7 _3 u3 N9 U* n
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . f: A8 J; D$ K9 V& a- v
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 f$ K8 ^3 Y3 T! ?
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。

5 G, ^9 k5 j2 i, l9 |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. {
   7 J/ g5 i" e% p* c- W* K
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / p* L$ V7 A# @  T8 G
4.     if(*socket_found == (~0))
   * u% j6 b3 k& [( {! s5 W
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' c9 q; ]0 i" g( H" e5 z( [, S/ ?  l
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! n. J$ [7 T" Q; ]! l
13.     return 0;
    , M, o+ h& k1 ^. J7 v
14. }

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. L8 y! z9 z1 K& w. C# S$ r
. O/ v0 T! ?* n4 O$ |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：
$ I2 F; `& {' f$ {6 k2 T7 x1 ~6 I

% [: ^8 ?: R1 N2 @/ [

1. while(fend > 0)
   ) c1 }) K" O- [/ h* y4 @  i
2. {
   * I4 G! C5 [5 M9 \5 z
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   : i! Z- b  T! w, }% F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    & P6 J+ Y: ^3 `/ L# o. n4 ~
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / s6 v7 x" V6 A
13. picture.fin = 1;
    - S" Q# o3 V2 w9 @6 I: `3 E
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)
    ( J1 A. j; Y& d& _
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 d  v+ k" @7 d& [) e+ K' k
20. return -1;
    , J0 a: U4 I1 _1 I. o
21. }
    
22. else
    $ C0 O1 k! a) z$ _9 _
23. {
    9 d( w) j7 T0 F" N7 O
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    9 m6 H/ E+ R& ^- r% O& x
26. }

复制代码

3 s- _1 u- G; N* d/ p

* H. M0 T" y$ r$ piMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html