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

) e$ K! w7 _* v

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

; q7 v, A0 A) M9 V& L. V& I' n

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。

5 [9 W# k' r' B3 m* |

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。

  
  % d0 n, c  i- t: `. f5 J% ]

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)
   
2. {
   $ S. L$ N8 h; s# f
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , e# W' ?# r' l5 X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 Y* g1 {7 z$ A6 G( I2 h9 e( {; u
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   * u- q) @+ f5 ~5 h  A
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    : T3 I! D; B  ]3 I$ Y7 s$ O
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 X' P/ I: \3 x, M6 M5 Q1 `7 }: f
13.             return -1;
    " h6 O- X7 U" _) `1 H
14.         }
    % \0 D* c! c& e" `
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' R7 x! }, ~9 p% d) Y; w5 ]
17.     {
    + m  d& D( s* U; T' \9 Q$ o/ E9 {
18.         printf("setsockopt error\n");
      x. Y2 K7 g# |- Z- S
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & q( l5 z- n0 {, a- O
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # y: r# U+ v) u) m. P
24.             return -1;
    6 X1 [. k; D+ \% {/ K9 r
25.     }
    4 v. y1 e0 a" J" ?, v4 R
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    / F9 h5 u3 @' V# i; [
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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)
   ! |. {8 I: |: E1 Z! c( K1 z4 M& N
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 {- n3 |# ?" y  b3 O2 A
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " U3 h* _, m  h9 g0 g
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    % B6 }% }) D# t( ?/ m
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 \& l! O, T3 g2 e  Z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   4 B, m9 G# l: {
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( X. N$ r. \! g  l+ G" }
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / q0 G0 f& m* Y$ Q# w
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[])
   # f. \0 m3 O4 X% K( X
4. {
   
5. ...
   . h9 m: l6 Z; M# E/ x- K
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 W# J& B7 |- q' c
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   6 m, x% b. Y5 n  m8 i2 s- _3 ], n
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 F& I' q& U- J; c* _% B1 z" X( b
10. ...
    7 e$ Z$ [$ J$ [
11.     while(1)
    
12.     {
    0 T' f+ x) y; k2 t
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    , z. `% ^* c: ]4 x7 g
15.     }
    % ^1 d3 |* |6 r3 a. d7 o
16. ...
    " n1 I; u0 m: M  |
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" \
   " r7 O9 s. z; U3 c
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" \
   . h# B5 d% K  t
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 v. s& u, b. J" U: ~% ]$ D) m0 i
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ! o& h0 B+ U0 P" u, @9 [1 R
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : u; [& p- j' |# _. b2 t  w
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 o) R4 e: b" L6 r5 U6 U0 F4 @
16.         free(frame);
    
17.         return;
    : B* {6 i' i( g- ~# n! f# d; g1 c% 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" \
   4 G3 c* S" p) w/ P. ~8 }/ \
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " ~% Z0 l2 s* \7 W
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 |8 f. M3 m. N' y
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   , a) M$ m( D, [1 A( `5 Z: C
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   3 J$ O9 D8 d& K9 q" m8 L" B4 J4 z
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   6 t1 F2 n  c7 ?8 D
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # @1 c3 m5 c# }$ Z" x* G/ M5 D
10.             break;
    6 Y. b6 |4 S% A2 ?
11.         printf("sending boundary\n");
    ' l: C5 A* F  R: m. A
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 f, |* c- t4 c$ X" a9 o
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。

- P7 o: `" o' m0 b0 R' U0 A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.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     I3 x$ y6 z# M: R$ S
7.         return -1;
   
8.     }
   " \9 y& H' p; u! O) x0 U
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' \2 w& S! A  F! X9 p) f4 p% f
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    # o* y, l$ }* H! Z3 `
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; }5 n" ?! M. d' Q" v0 l# W: F
13.     return 0;
    & ?5 e* H, _; O, ?2 Z$ j% b- p) i
14. }

复制代码

6 L$ O) O: x7 l) E
% G9 G$ P0 Q. G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：
3 K7 Y) T7 X$ u+ X: U( f
$ z$ Y2 ~4 _' Q

1. while(fend > 0)
   6 l1 P; U* n, v, Q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   9 _) M( B6 r& Y& V" `( V
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 P% R% |' F" Z& L$ E) \/ r
6. {
   1 p" z1 O( D' ?4 R5 O9 j
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ; @; I: h& M) G9 a! y* r; E
9. }
   
10. else
    
11. {
    ; S; K3 d3 e0 f. i
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % o. |2 B8 c& N# k8 c* P- r
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ D& c# F) m8 b: y6 a
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    # p3 W1 Y& [- Y# y
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " ~0 o4 u, w! ?8 K0 i' P: R
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    : Z5 W8 W  f' {0 p5 a+ o) o& `/ A% v
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 J! C7 n# d6 B6 I7 R8 K
25. }
    8 R1 M3 M6 ~. D. p9 y) S
26. }

复制代码

4 |- }  ?4 S6 H  e

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