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

3 ^( L: b$ t/ X

1 d8 o, J+ P% W3 _& z' L

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

: M4 n0 C) ^6 Y$ o" o3 E, E! H, j

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。

1 Z6 P* S+ \; i- Y# O% M8 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。

  
  / V. ?+ T: b. W* Y

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。

4 A1 R) g. D: j一、HTTP网页服务器
- b2 w9 D+ {: r. \

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)
   % |" w' K+ V0 V) M( b5 p1 j
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + J6 K4 i: g" s
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 X. V' V0 K- r# `" Y& w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' l+ O/ U! v8 _1 t2 o
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 T+ t- g; m1 u
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 B7 Y% K( l1 B+ D( [2 G/ @: m
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 ~9 H% d6 @( z+ w( o
13.             return -1;
    
14.         }
    - r" u7 v9 S. {
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    & R# h7 g0 B. R1 p# J+ T
17.     {
    * g$ u. V& O+ j2 j5 K9 g
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 B7 W* `. e% ?  P+ Y
19.     }
    - t  N% E' t; U$ T; d
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      P- g3 j7 s  P: ~1 R" B
21.     if(ret == -1)
    6 E* q  m9 s1 }5 |% B
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * U: x4 Q; y9 L* `1 s% V$ q6 G
24.             return -1;
    + t0 t6 \5 v2 W" s( i& y0 _* R
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / _9 b1 n% Z. c5 l1 x$ q) z
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   $ m# \' Z% \1 ]$ |# h1 ]. ~5 Q; _
4. 。。。
   6 D1 ?' F; R. o# R" z
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : ^9 R$ E7 l2 }; A& ~$ W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ u3 B" h+ u$ O
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 e8 r: V$ L# i# T
11. }
    
12. 。。。
    * T. ~6 a5 e8 c* e7 b
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;
   - k' ?. i4 C$ h' K
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 u: w5 V$ y  U" N/ `6 |( F& @& \
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;
   ( M( x0 Q. E8 e/ o2 e
2. pthread_cond_t pct;
   ! x, t" q+ q0 e4 e: q
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   7 h& E& V# E3 L/ p- g
5. ...
     d' \6 l, I0 U9 ]
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);
   2 z$ P+ Q" B% P* h
10. ...
    
11.     while(1)
    4 D$ v& I. d) ~, X6 _# Q( V2 s
12.     {
    / F) r) \, G- A
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; D5 y. x) _0 U# H" L* W
14. ...
    7 ], D: ^- b, o; }  {
15.     }
    
16. ...
    0 V9 S& ^  }1 g* F- p
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;">
   . T; ]/ }- a1 d+ M( G
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" \
   6 s. T! [! k6 Q
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   8 f9 j: }( w) S# y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; V2 P% T1 u! X, z  [9 @
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 e* b4 a$ i1 {5 j& w& ~
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # U0 m! k( _4 [7 [% |4 E7 k
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - L+ _. h! }8 D# _
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    1 D& ~. k; |5 X" E( _
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" \
   4 c6 h& @. o% e% ^9 J
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   " x2 f/ ~# V; O' R5 D2 G0 b
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   & m9 h! r0 |2 C. Z# c
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . x6 ], d  {0 ]8 B  j
7.             break;
   7 D8 ]* ]* h: e( _/ k$ ]8 |
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' n" X. L* T$ ~" _; v
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      A" b( ^. G; a
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   1 l" ~$ ?, g! _7 d; j% g
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' h! t, J, Y+ q$ s6 q
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   1 X) B3 M2 u' Z0 n
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 W& D+ V+ x& A/ ], N! X
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & W, j% W+ Z3 o: k8 }. R) p
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / N+ n7 Y& P! S, Q
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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% v5 F0 D: q& u+ u. X
3 \9 G3 A7 S/ s. {9 ~+ B$ B, x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：
: o( Z. [+ T4 B) N- n1 Q8 |  A
$ |# S$ y2 b  E0 A2 U

1. while(fend > 0)
   ) p* c+ h  O5 M0 E- {
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ [: M( }/ X3 g& E/ X
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   " W) p& h/ H( K
10. else
    
11. {
    * i( K8 Q2 W/ _$ \2 D  E- Z
12. picture.length = fend;
    & i2 I+ V, b3 M: x* Z9 E
13. picture.fin = 1;
    ! t) s2 ^6 y0 C# r4 X/ {; o8 f$ }/ ?8 O
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 F% m% {/ D/ w* s% q5 s  ~8 n  T- C
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; C% `% d0 w0 r% \$ f, @" a
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    , x0 y9 {; U( K
20. return -1;
    
21. }
    + D; T2 s6 \  ?5 O, n4 r! F
22. else
    0 p+ z% Z# }% M6 @$ I# u
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 o' y5 x5 j" M4 E4 t- p
25. }
    
26. }

复制代码

- W4 @5 z# |7 r9 Z9 g4 g  A

/ m. N( k8 }7 J" k  ~( P
! O2 n1 E! W1 {8 ?  B# H+ G6 _( p* wiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html