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

1 o4 a9 E2 @5 j. K6 g" m

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
8 \$ C/ {0 ^- e8 r, A! {

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。

( P7 O. e8 H4 i

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。

一、HTTP网页服务器
0 s  ]& z1 x1 }8 o) `

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)
   , g5 c  W. F2 |" z$ a
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ( F, v; \( X: ~; U- o8 `
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! Q  k6 I' k  j0 O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 P2 D$ P# J) V: o  s* h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + E. f0 d" d' e6 X0 D
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);
    " D3 o: K* ~4 N9 Y
13.             return -1;
    " T: _% ~  ~+ a- X+ Q- z
14.         }
    ) \8 n0 |+ G+ h/ l/ H$ _
15.     int on = 1;
    - X1 Z/ ^1 v" y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      j/ u# G4 A2 p  f# e* B
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    7 B! @3 S8 d1 _- ]+ p/ a  n
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 D, L! s! s) M# P9 @
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 |, F7 ^, b; @) j0 s$ U
30.     }
    
31.     return 0;
    1 s0 G6 E" `. R$ s! r
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)
     q& r# ?  v- Y8 |1 M8 x
3. {
   
4. 。。。
   7 r# }  g2 ]- p! |( P+ f
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 J$ K% \% i1 z$ k/ t
9.     。。。
   . `7 F. v7 b1 G9 I8 i
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ! J/ a* S; j9 g- t0 y
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;
   2 ^# y. e$ e  a- e" p
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 S3 }: U* ]" d% H7 ~: K
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[])
   
4. {
   9 ~3 P4 C- m% H, D. U6 l
5. ...
   1 s- z# M! u, e1 j9 S6 x% f' [
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);
   8 ^) b. s3 o: [% k9 k; {
10. ...
    9 y/ ?5 b* r) e& G" u
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 V# A+ a9 X" E# j7 F
15.     }
    * [" ?" h) q# ?* @
16. ...
    ( R0 A* i- o& _; v
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" \
   ) [. w: S2 U& A( Q3 ~) }: e
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"
   
7.     printf("preparing header\n");
   " V1 ^% h. l  O: f, O# i( {' ~9 D2 m
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' T1 }( o; u0 N- @0 j+ K
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # _6 ^6 W( w+ Y9 j. S
12.             "\r\n" \
    2 {2 U# ?, j8 T. D
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 @% r8 I; e  d& @2 a1 n- q
15.     {
    / }& t9 P  l9 A# x% z
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ T( _' y! X, v0 }4 y0 D
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   , m5 ~2 o* w+ L0 @) u8 c4 v% c( R# U
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   $ D0 `' D4 s7 b/ J9 A
8.         printf("sending frame\n");
   - t# p$ `5 G2 x) V+ D/ B
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
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。

' \$ t1 `( l1 w! e二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ @, J3 V2 p% n: C& E

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   9 w" Q9 m7 j0 t' u, B
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ) O& e+ M0 Z4 G
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & g# [7 T, V! K1 X% J
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # j: @, S. [9 ~1 Q
7.         return -1;
   
8.     }
   0 C$ h* J: P8 s" e2 z2 S, W: _
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 K) B8 W2 O2 c
13.     return 0;
    ' s: P- l% G# D& p% z4 d
14. }

复制代码

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：
/ E6 ]8 R$ N3 G$ T' p: n0 f; E
- }: B% s, e8 `# h

1. while(fend > 0)
   
2. {
   # s" P! ?: X; T) m
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 M- E' p& Y8 B7 V9 a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   * \7 p2 q, r- i* Q) U7 n( q# ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 C2 A: |5 f3 X/ V! M, y, O; D
10. else
    1 v9 f, M, K9 \! v: V. C+ R
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * K2 C( Q8 a# s; C' l7 |7 Z" V
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ( n/ t+ G2 O  l; G
23. {
    ! N  Q8 i0 q0 L
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

/ O  f2 C3 b7 F3 J
; C5 A6 ~7 P' n# n0 j5 M! u  xiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html