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

( a6 G4 w* L+ A
. i$ j) \# w2 q) B2 L; B" c

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

$ S. g5 B- N% [  T( 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。

  
  " Y# ]) @, j: T* I+ @8 }

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
* L. l$ U+ G) N: K2 Z3 P2 t  R; I

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)
   , ^, _& _8 Z" k+ _/ f3 O. \
2. {
   . g3 ^- V2 l  V2 @: P( F' c
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; Z# C/ }9 [2 k- j
9.     int ret;
   " Y) D, R1 J# J4 g8 n- b- l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ r( K/ A# Z+ J4 |
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! T5 C( Q) s. @1 [4 S
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 T, [* Y* }; M7 p! |  O+ `( U) E
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    : V0 L9 H' V1 Y
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # F4 E: j# n; g8 Q
21.     if(ret == -1)
    / W; w" Y6 ]. _! u+ a- H( T" W  K
22.     {
    - Q) N2 v2 E! m5 }7 a3 Z
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' e0 l) \* T: O, y6 y  N
24.             return -1;
    
25.     }
    ) H4 Z( I8 b. ?0 A
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : t  e5 d# L) h/ _9 C: o" g& Q
27.     {
    3 @7 A) ?0 Y: E1 e" d5 q
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    & ^* ?" H. R/ h9 q
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 Y1 _& }+ F% e8 V9 R/ _/ h' E
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   - T1 X! g4 s% u' d% V0 G
5. while(1)
   7 H# Q% C- P+ B1 K9 S( o
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * U8 v, U) @+ W4 b& m% b+ j& _3 q
9.     。。。
   1 @/ N2 M1 Y. u9 U
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ) D' v0 ?; _1 M& W2 t
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 O) V- t* L9 q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) }6 D; h' c$ m4 L' E. p
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;
   & w4 _( ~5 N, p3 y1 F! l: C
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   : a# v' e* d# j) K
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);
   + ]( @1 T8 y; I/ F. @2 Q
10. ...
    
11.     while(1)
    3 n* G" J* \6 P$ b0 r. Y/ o% F; x
12.     {
    7 F3 e4 A7 w6 ]2 z1 W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    7 e9 R5 H/ R. z0 r- |5 u7 a) H
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   * x+ i% @7 @) `# z* A7 E' E
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 U; j6 i) j7 r) n7 I) w- t
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   6 P7 ]1 U) i" P4 _
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" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - E4 \: @, V- Y' d2 r
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    4 q4 o$ i/ v6 d5 Z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    * ~: U7 X- C# _& s  }8 J  D- Z0 ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    3 e% x# Z& |: n% q6 G' ]
17.         return;
    6 D  ~2 S( M- s1 `1 }% 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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % @3 z: [- `: C% p9 r  u
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( P: [& [2 E1 A. D
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' E0 w7 b/ d4 p7 ?, ^. T
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   9 N. B! ^& @# h. u
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . U# B6 c! M* C# S
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , a! i; M: J; M8 ?/ L
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " j! L, ]- k5 e: ]( S5 m
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! O) {/ i  h1 U

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   4 L1 {$ }; B, X! N+ t1 A
2. {
   4 A0 c. B; ^" x8 U1 q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & f8 l( `0 L, L- E
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   9 P/ ~/ c: Y. `* j% C' J
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 a" V: a! @; ?& R
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ x! U$ j* H) }* q1 k0 H
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      E  A, N4 ]' q+ _4 G4 s( Q  [
13.     return 0;
    
14. }

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! `2 B$ f3 i4 e$ C
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：
, S: ^/ g) g3 i' i, P+ G: x

3 D$ a4 M# Y! n* I- W

1. while(fend > 0)
   1 F* i# g" J* g6 m3 F
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # C2 j) U4 b: H9 X2 ^% }! E
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 Y3 W7 d0 ~, j. s" N% K
8. picture.fin = 0;
     j, V( o7 Q8 i% F
9. }
   - }7 u8 K4 p, a( q4 ?" s; k& _
10. else
    
11. {
    3 f2 ?2 s) W! B" w+ e0 p
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 L% P# v4 u  ^; c) W
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    + z% b) A; R( x; Y, k7 }
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ! ~1 O; a( M* I7 l. n% J
21. }
    3 f/ D4 m  V/ s/ k
22. else
    6 u( s( M0 H6 j% M2 V( m/ Q
23. {
    ( x0 x& q) I/ y; ^
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

, O2 g, a% d3 G) L) t3 D
5 M' O( a" S7 N3 `' R% d

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