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

: m2 x2 t+ }  A& U, @) K

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

: t5 P* }% ]& g1 k  x

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。

, P8 S0 C5 z7 B6 b" N- r  N

* O5 ~, L! d9 f; L) A  R0 H

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。

9 _8 C7 F. `, T* ^5 |# R/ y' r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. {
   
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);
   
9.     int ret;
   3 o4 q4 Z! P7 O1 @% i/ Q# `
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;
    1 g% c. k8 r) x3 Q5 ]6 O- p2 l2 t- W
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ) U8 n, D; Y2 y+ \
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    . g' I7 I! ^) `; S# ^& I! F
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 n! S3 M# ^* d" _  O
21.     if(ret == -1)
    0 O3 W1 }2 H3 D
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 {6 p) F4 p: a- i( t* V
24.             return -1;
    1 {- ?& G) Z6 u" ^2 _* V% J
25.     }
    & x+ `( o1 O# N8 }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % ^+ ], T6 K% n& S: I
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    2 W( \) C+ G) [: ?
29.             return -1;
    " M& S: F+ L$ q, y: y7 N$ 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);
   0 S1 b. N; ^6 k; [# Y+ \
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   % Z1 L! k% T$ P4 o( h+ c
3. {
   1 k1 m  d* S0 d# {6 [
4. 。。。
   
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");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' ?( J) @' p5 o$ R% }# G; _4 Q
11. }
    
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;
   8 t5 ^. A0 z% O2 g
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + k' q" q6 x! Q' X6 |
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 h1 J4 F5 h6 M0 I
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;
   ! h1 ^! }, V5 e6 m3 w; B* v3 s5 X
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   7 b+ w& M- g1 B9 e# U0 Z  j! k) Y3 f
4. {
   6 I+ e5 ]4 B4 T; `
5. ...
   * x' z. b) A9 n' ^% b
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   - S1 O0 }5 G2 q& Q: H7 o
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   : C3 t& u  C  v2 e/ z
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)
    ' x  S: u  |! t1 |% D* _: [
12.     {
    6 Q! i# J/ M2 a; k# }2 C8 M
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    2 x) x: H3 s2 ?8 B# I; ^
16. ...
    / N) p2 D. m; d8 c" Q" R; 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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   % |3 u3 K" O: @: z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   . s+ Z4 i0 a7 P
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! X" d2 l* d( f6 j6 m& W' Z5 d9 ?
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 o+ v# k# `+ K4 q* t1 ]
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : C6 x/ Z8 {, A6 X1 E/ P( ~
12.             "\r\n" \
    ! c, C) k3 v/ M7 X2 d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; K7 e  o- v2 Z) t% _
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    - ~$ {; n, B# j  A; x. t
16.         free(frame);
    ( }7 y* |. \" q
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" \
   + x# E" ^1 k+ N& d- L
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   $ J# u* f8 ?  S3 E$ ]
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & R5 o1 H) s) U! v, l( F
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " B/ }3 V. t6 D6 Q7 l3 ]- C: k
7.             break;
   6 g, D- y* j1 z% F2 N( T( i3 w4 i2 _
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    " w  W) l$ g' O& Y/ l
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。

2 a1 m/ l# N9 t. L/ q) @, K' u

: g3 u7 |$ G6 r4 B% p! i4 l二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 d6 D# h6 g, H4 {" a! `" s% [

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   * `8 [+ R7 p2 ]) @' e* C7 [* f
2. {
   4 C! F' W# t8 h' _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; \8 j% J0 {' ?( c1 ~+ m6 Z! A
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! f% W3 W. v+ o4 @# h
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! }. F# a9 ?9 ^, a! l, p+ k
7.         return -1;
   ! E7 z+ M9 }8 `' G
8.     }
   
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);
    
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：

1. while(fend > 0)
   6 X1 G2 D, K) o5 U, G& W0 t
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. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 ]7 N( U& T2 n+ Q- \) P: I% |
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    $ E6 S0 V* {/ F/ w
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);
    - L- l8 S8 h* j
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + D1 ~$ b6 F  g, {& G
20. return -1;
    4 h6 U+ W) l' d" Q9 Y
21. }
    7 C. y! y+ p& g0 }, `1 Y; F5 _
22. else
    
23. {
    , M6 D; ?9 U" i1 g
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # `3 o$ z" g6 p4 G
25. }
    4 z/ ~0 z6 W5 ?4 e  C9 `& o
26. }

复制代码

: N/ O5 c; B/ r! m: ]
! J2 ?9 J$ L% v: T+ g3 F: f$ u

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