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

/ p5 |" P; G0 f( c* 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
$ T% h% C* K# ~5 {( z
4 Q+ F: s( J) t1 D, g) e

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。

9 E6 V7 Z" A) v$ {! m% L

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。

8 J$ ^+ |+ n7 g" H& l5 O- A4 Y7 k一、HTTP网页服务器
& c1 Q- @1 H# F* f# Y

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)
   ; G& b9 m0 z/ s. H) K
2. {
   - [4 L3 o/ I, S! Q
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;
   " I$ i6 }$ X. _; ~( b
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;
    / j/ C# W$ \9 K& H/ X  P) p/ x
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! l. N) J& o5 P! B4 Z4 B3 }( B+ K
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 u" L9 c$ _, ?. R" G2 _  e0 G
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 A8 k1 D. ^( k
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ( |& M/ E; l" {
22.     {
    6 I, `# w  k0 k( q4 P
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    0 F; S3 d1 R" n6 @5 c
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) M! A/ V% c* o( u' A- c9 Q
29.             return -1;
    + {) C# F: `2 v. e9 I# R" \
30.     }
    
31.     return 0;
    # O- |0 s4 q) z( Q6 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. {
   # g  [, |' L. b" N8 j* I* F
4. 。。。
   
5. while(1)
     Q- ]* h8 c, ?$ x* @( Q  Z. s
6. {
   0 A; }. ]) Y9 {( ~' }
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ( b+ p6 V4 \8 |6 a/ S; \
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   / D5 O" t6 v7 s
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 n1 E4 H$ N6 v) D  g( b) Q; T
11. }
    
12. 。。。
    ) p4 G: M! k% `* \: s
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 Q* f; `( S0 l2 j+ J6 p, {/ `# {3 P% h
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 O+ t2 {5 N! ]1 T
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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 u2 L3 l5 w  ]( y% }
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   # ?9 A0 I1 ~8 {& N8 j* R
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 Y1 D. m. K( ^" ^
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + h3 O( E" }- o7 V' \0 s6 [
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    " l# r$ K3 x( `  M
11.     while(1)
    . B; d9 x' D' M# `6 g9 x
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( H% l9 k! l9 x0 u/ Y
14. ...
    
15.     }
    & Q  N' G: p  E3 F" A
16. ...
    3 n1 y' F, J# E' e2 O% r, Q" p+ 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;">
   0 ]. h4 s( m" H/ M/ ^
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 H2 @! L& j' U# y2 K! w' E
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
     D) F" T! e& g; p: \7 m9 {$ Q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , w* i! X6 _3 ^: X' [' _1 m
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   & D( O" C: _$ S$ ]( h
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ x: G7 e5 a5 Q" }9 T( a
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    5 A# d) I8 {7 n. t, `" N6 Q( G7 q  R
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 p! U. j& D3 B; F6 K
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( n8 u: E: g& j0 C4 O' c
15.     {
    
16.         free(frame);
    - C. F2 A1 T; T7 N6 [2 z7 L
17.         return;
    . |2 y0 T! i( }$ ~8 V9 \
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 j0 H( t' I' e" r/ a$ \) L  a7 Q
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & q& e7 e9 t- L; f1 [; D0 t
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ ~$ \3 Y& H6 j  ?0 L3 F
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    8 Y2 u* N+ k; N- h5 n3 w: y
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( J& y5 l8 W. _2 s1 t& @
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 q! k) E/ E& h1 H0 u& s  D) U
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。

3 }3 o3 c0 N1 e$ K' \4 J

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))
   * f7 v! l5 o1 W; Z; v; O9 ~
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! B1 }, r* \. j1 l, ]/ [
7.         return -1;
   * \7 k2 d( g9 z3 O5 p. C. F
8.     }
   ( R* B9 A4 [3 w1 n
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ Q. D; X' h- h5 c1 i4 r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    7 y; P+ U" V& [. c0 l
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ( @  X& R3 i. k1 m' v! Z: c
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：
5 |5 Z+ u" E* }; `/ [0 \, e
( W7 C1 Q1 y7 x

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 E4 k: ]# b' C- R: t9 Q+ J' I% N
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 z. i7 B* k* J- f, ]4 ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 Q; R2 E; y& P' v# H
6. {
   " E7 @( k- ]" h9 Y* L$ A
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( K* x3 O' s  C6 |1 g
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 w# g' v+ M5 h$ u4 Y( y( Q" S
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ) H  s) p4 d0 g* l0 g; t
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    3 ]; t" W: j; }' x0 E9 G4 k$ f% F8 a$ l
26. }

复制代码

% g' k7 e# l6 e, G! o7 r9 d
3 ^" S* y1 g" ~  ?( N4 O; n* o

! G5 G$ V$ A' p8 S5 t* miMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html