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

, u4 H! `* D9 }

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
- h4 M: \+ t" T

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 Q0 M- g/ c+ g

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。

  
  % V# K# p. }  R

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , \* q" g/ H8 u' M; C, J* R# `
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 a# u* U9 h, q  ~  |' p
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 Y4 Q7 h3 D  Y) a0 C) J% X! N
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 ~) e# X6 U1 L* P( x& ]! D
9.     int ret;
   1 c7 z: z3 m; x/ Z, ~2 P4 G) R
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , H3 C# [( i  R
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    : D# Y4 R2 n6 `' V. V2 x
14.         }
    
15.     int on = 1;
    + T5 u$ u4 d4 P! e' L
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! O* j0 @( K$ P/ M+ G2 f9 s
17.     {
    9 ?, ?( s. {+ M" p" c
18.         printf("setsockopt error\n");
    - @% D& a" u+ N! _5 {
19.     }
    5 E' z7 M. [6 M, H- n1 o7 \
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! U( z( N  [6 [" i) Y3 T4 H) O
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    " G1 t9 J$ f; k! Z4 |8 w+ m
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / P9 |6 A; P4 w. m3 S' O3 g  e
24.             return -1;
    + g6 w5 u* s+ \+ K
25.     }
    % G7 H& Q- W' c; a5 h: b9 W' e, j0 H
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 o: H% x. m2 B( B' H% j
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    , ~: J& `4 y% e: C+ X2 e8 g
29.             return -1;
    
30.     }
    " a1 a1 N. `) @2 l2 F. Y
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);
   * g  k1 M6 ]1 j& [' r' I/ w  y1 s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   8 N) w0 f5 X( e" j  E
5. while(1)
   8 X) t% A2 P4 q- w
6. {
   / p/ M* W) {1 F% p( W* q9 Q4 {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ) n5 R% x: F7 T5 k* c! ~8 ?
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    % m4 u* o! T0 I) e
11. }
    2 ~% l8 f. Z. q  _* |4 q  A5 ?
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);
   $ t7 u7 s( f) l3 w
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : F) `) I1 ?  e& c& R. |- ~  ~
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   $ j8 {0 i7 [% K2 V' E
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;
   : |/ P6 g/ y& t/ s3 R4 A0 j
2. pthread_cond_t pct;
   9 ?! h7 S  O' ], e& o7 m
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
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);
   - H, U8 n2 C8 J% N# g
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    % K+ T! J, `9 M% f: Z8 t# J
11.     while(1)
    4 h2 E1 @6 ?0 f) ~/ B) f1 A+ @% @
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ) a- X) I- h- z! S2 w
15.     }
    9 g+ f8 w: a& G! [9 Q, e4 N
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;">
   , O' n7 j1 B5 B& e2 w( x( J7 ^
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" \
   # J1 L/ G& {/ g$ ]- W
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" \
   3 M: z0 N7 I4 U7 q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( O1 V: L  G% L# ?
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    : B+ `! e8 F3 w$ Y6 K' x0 o1 x
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' Z, |% q3 D4 p1 N
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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" \
   $ M8 j8 Y& S5 }3 a9 K" T1 t
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ' F' }: y+ H5 T( z0 C
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   3 j6 V- R/ ?0 `  `% g" O; ~
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   4 z4 W5 J  I2 ~. T
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 X) N( N( A% N. ]. }: a3 @
10.             break;
    0 u! P4 X% S: Y% u2 \4 X5 i
11.         printf("sending boundary\n");
    ; W0 {: M; i5 s) ]
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % ?& f% }, Q0 {( _# [2 ^% \
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。

$ h, O  Z2 J. Z5 Z4 J

. U3 A/ }1 m; W2 I3 e2 N  O7 ~/ W" i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)
   0 _$ U, ?. k$ {8 @. M. J
2. {
     Y9 {8 w& x" B+ ?' A% [/ {
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   8 r& O+ B. h1 }3 |- _# c4 m
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' w7 l% F7 o! [8 O" K- j
7.         return -1;
   : T, [( _. D# R/ [: A8 P5 J
8.     }
   * ~$ j. M6 C9 M& V: |) e9 k; j
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - R3 i, O* n* ~' i& ?  R9 k
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 d: X0 U2 Y" Y% ~
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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* X5 e$ }& y; s* g9 l4 v( X- W, c
$ W, c, Q! q* s5 Y' ^! k  I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 P' L7 d/ A  u& o: M( \

1. while(fend > 0)
   6 p  `" ^- F" r+ m& F' U' K' D5 g
2. {
   . S* P+ F7 h/ ]. F2 c6 A
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ; o. u! l: i# X2 W: ?$ w
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    - O, O7 d9 g$ a
11. {
    , {' ~6 y) _9 l4 s4 h  \
12. picture.length = fend;
    # K" \8 z/ c! e- Z: K! V. x
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);
    8 o0 |. F/ R; E3 s
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    7 u2 s& T; g; L: l1 i
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 W. N& P, W; i* a9 ~
20. return -1;
    7 |" q1 Q7 I0 v6 I" ^1 M
21. }
    
22. else
    ' x7 y3 u* R- \3 j7 _8 ^
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 ~& b+ W& o/ B# V; _1 b' g) A& h) k
25. }
    $ e/ V) k7 m& p3 K
26. }

复制代码

- Q6 b. U. z0 J

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