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

9 Y6 A6 ?8 k, a$ s0 }

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
* N9 ~! g1 X, ~( ~
# x0 r  }+ T8 I% M2 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。

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。

  
  7 [2 T& u% a+ S; u2 t% y2 y9 y, g

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)
   7 O( \/ _( x/ s* w/ [0 t
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # p2 W1 t) R* u! \4 g
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % N' @( U" s6 [5 ]
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; M- r# ~: f( K' v
9.     int ret;
   ' N4 Q/ E# S% X1 y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & ]2 e+ G' o1 F8 q) G0 a0 y% s
11.         {
    $ \( z2 M. c. Y; L/ g5 K, V; h
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 Z/ \# r, z9 n* s  `+ [. {
14.         }
    
15.     int on = 1;
    " R* B! U& n7 Z) N
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / g3 W4 ?! |0 i8 c6 y
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    + m/ V; V9 z) x$ x
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * |6 p$ x- H7 p& u9 A8 X
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    5 W- x4 {& ~4 f8 c+ t
30.     }
    ( y0 k2 D# ]# z: p
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);
   6 }! L4 R  F3 }& |
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   $ x. [, J0 x4 h4 [6 |
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   3 O& l3 n0 d: J( w
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - F0 N$ J! w1 {6 k4 N2 H
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 X  E" \' {+ ?. U
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / \" c9 ^: W$ f. p( Q+ f
11. }
    
12. 。。。
    0 b( V# t0 x1 J3 L
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;
   8 u. j+ d0 r* L4 L4 D
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 {, G7 b( x$ e* @& M7 ~5 _
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 W9 M9 O4 C4 Q5 e+ Y4 n/ \
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;
   $ x# s) ]3 J3 @, M. u, b
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   9 ]/ I+ |' R9 c; r* a' M5 H% z% k; T- K% A
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    , p# d3 E( B: I; Y  ^! f
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    & X" v% h5 N& i! x7 a0 p. `% I
15.     }
    ; M7 F" Q# g% g7 N# S
16. ...
    5 k7 c! `3 d8 q; S
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;">
   * j. V: u8 u2 Y
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" \
   + R9 U1 l" c6 K0 C5 V' b5 r% r
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 o1 o9 Y) [  l3 R/ ]1 E( J
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : |4 l- u* B7 e7 ]+ y2 M
7.     printf("preparing header\n");
   
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" \
    9 T% h6 u) B' b4 z/ G- @
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / `& R1 I/ M/ P. X
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    4 C, H# f1 a+ r4 v  \1 \
16.         free(frame);
    7 p6 T' ~* `) P1 i' C: [+ {
17.         return;
    & M" l' i& K# ]! s+ M1 g2 u+ b; c
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" \
   , S2 v# |& t( P( Q. t
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 ~5 H! z* k. v4 Q* V
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
     s  m1 f0 D2 j: y; C
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   : N7 @( p  v- N) _  i
8.         printf("sending frame\n");
   1 U# u& k0 c% ~" W( W5 O
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 Q2 t/ S0 f1 s4 h$ b
10.             break;
    " H9 b' m) _6 O* \
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 x6 t& c) Q) d1 v, d" B& K
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。

/ l7 A) V2 f0 \' G1 S0 q

( O( U# F$ u/ v$ t% u5 e, i二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! g- u- ^' H- h

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   0 C) J+ G" k6 e( t4 n
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' O( Q. |4 [2 w
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   + m: E* }3 N. M5 r2 M+ R0 w
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   " h; Z# o& b8 f. W
7.         return -1;
   2 |! H7 f$ E# y  B% O
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - H* M4 B3 w) a! s6 c; {$ w
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " b  ]7 R$ z6 K
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % O1 D, R7 u+ d  H' P. g
13.     return 0;
    
14. }

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- F, g( h( c% H
/ i/ Z# c" \9 ]2 S% l- m+ Y. D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：
7 H  B; Q% ?+ X% R

6 X  @% ^/ T4 @' v1 I" Z2 z' Z2 c

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " N" o, S' X: F. X3 P, {
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! v0 y* a7 H# \; Z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   % V8 |& I- ?; ?: o6 G# z) b2 T9 G
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     z% E( N9 ^' m1 s: L  [
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   $ g' T/ F$ T0 J0 [* Z& \' I
10. else
    
11. {
    # h- |3 L: e4 q
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    / p: J3 }6 _4 W  N6 ^  y  q7 B
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . L8 N8 p& l" L7 x6 }8 `  C) M
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ( H. N0 U$ O) j' `: K3 d
18. {
    5 }) m9 o2 \2 ~% L- O  ~
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    3 h, r# `( p3 Q" z6 z' G
22. else
    
23. {
      {* s" a. i5 j4 _- r
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' z" b0 f  R1 ]$ T
25. }
    : Z4 s# {  ^$ I5 E9 f, i
26. }

复制代码

: k: D. G5 y7 F- c
$ ?3 x- `6 y8 k' r0 B( y

' T+ G0 V8 ~; y/ i+ tiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html