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

+ Z# W$ d- E) @. M1 v' 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
) Y+ a, o$ S" _' a9 {

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。

( W! X5 F. u; s5 N

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。

( A) ?/ z! s  Y, ^8 C) I一、HTTP网页服务器
) W3 D, N8 T6 v! H- n) V9 g& c

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);
   - n' U( A6 c6 I7 `3 U/ r: V( J
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - W  s: ^, l3 P5 d1 D& A
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + _3 e/ m$ u* T' q/ Y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & \! X+ U: @7 y* I3 w; X' L
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;
    & P6 z! S3 N; c9 S+ J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * Y6 N7 Y$ [( }
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , ^% O, V0 ]( E, W+ \
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    $ z) j* |, Q) p4 R% z8 Y! c+ M
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    * l4 y, [+ K: c% f# g0 l6 E1 R; T
22.     {
    7 |* m7 I' x: M1 O
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 K' q( a0 C5 V* |6 [9 b6 |/ J, q
24.             return -1;
    
25.     }
    + N$ Z7 V5 p2 `- S' k
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
      v3 v+ h% B. f  I
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ h- i7 O$ K* {. D
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    , k  [4 a: E3 ~" z
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. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ) h9 X) Y9 p$ j5 Q# {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - N( X, g+ m8 R
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; [* H3 E3 a) P. t
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    - Q9 K  S1 }. K. D
12. 。。。
    ' {4 f8 N# h5 t0 p: J
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);
   4 F, {& X9 t! g, H
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   - f+ w$ Z0 ~  \- }$ V
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 B7 _6 n& ^7 M$ J# x) `1 x
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & w& F- M& p" |9 M% U1 j& k9 a
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[])
   + O/ Q; I, `: K0 _4 @
4. {
   
5. ...
   & a8 [7 p  U9 h( a' ^
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     |: K3 t; t' G
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 Y! c1 f. U/ |4 i9 n0 J, u
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    9 z# A9 w% F- ?8 U. F
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    - W! X- U7 g% |/ C
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" \
   ) f: [( @- l. ]8 w8 I' e; ~
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"
     E7 w: {2 K( W% f8 |2 ^
7.     printf("preparing header\n");
   . ?0 Q; H' Z' \% E$ m) O, k7 {
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     t$ v& h6 h3 T
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' L) b% q8 Q3 p" _; ]
10.             STD_HEADER \
    / o. B4 n, B& X- b: i
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ! Y0 x" ]# P: h8 I+ |8 F
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' v- j5 C( F% r
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 F& _* `2 y# \4 _/ e2 w0 U/ v. e
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" \
   ! ~% |, u1 y3 N/ N
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   + }; ~6 L2 G0 b( `1 d4 a
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   $ `. ?  s" R- `& ~- X5 _& f
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 Y, Q: Y% _3 @# s) H& K0 q
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   " ?: Z& ]6 W; M* V7 m& X: A3 ^
8.         printf("sending frame\n");
   + D. a5 Q4 W3 S- u1 i
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 h) @# u) o! u& _0 N
10.             break;
    $ B# X! y& R; M1 E7 o, S
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

: |$ C) ?1 c5 B' |: `" s. h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. {
   % y" P4 Q; L) l; T; A$ Y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
     J3 e6 `4 [, k' k, J
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; B% s) Q1 p1 \) ~
7.         return -1;
   
8.     }
     O, u% Z( j8 E& {$ J1 _* n3 W/ [
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & b. a6 Q8 E( L' i
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " n) E% W9 ]9 C
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    0 P0 o" U" O# u! D/ S& p
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：

+ ~& y, n8 ?7 J9 |' o# M1 X

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   / K! m/ w4 B  P3 z" _
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   6 o+ q8 T/ I3 c- x5 @2 l) X
8. picture.fin = 0;
   ' B/ B5 \. K9 m# P7 z& e
9. }
   
10. else
    7 ]1 |' l+ W8 Z5 K; p# `8 u" }5 Q- d! P
11. {
    - A- m3 P; y) x7 w( I8 G2 l
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + Q9 M( y" R7 C. x7 f5 Z6 r
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    / s6 f8 W3 @3 Y2 o- d
18. {
    " w4 q0 b0 I' v6 b5 T1 s
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    8 H) v1 k1 t! m! z
21. }
    
22. else
    ) O8 u8 P* _9 A% B+ {
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    5 L7 c9 g6 W8 v1 N
26. }

复制代码

0 }' O- R, f" C3 ?, y

# G* B* R: P% k1 v3 M( X& R$ W
# K7 x$ z7 S! Y$ }iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html