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

( V7 \7 i* X9 L4 E

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

" ~  \2 z% I6 H, e2 s# q

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。

; I0 G* z% P) [. B4 g% C5 ?

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。

4 j2 ]8 t4 [1 V9 @; W一、HTTP网页服务器
5 a& N, t2 R3 B' ^( 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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - T- i' n) k7 U
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % L/ d$ K+ `. _8 J+ g2 r" O$ h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 C0 q2 n5 W' f0 k! J% Q$ n
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);
    
13.             return -1;
    1 d1 f2 e, D% H7 }8 o
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    - s# L8 G# V$ B: [. ?# e! d6 e+ B
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 Y& z% |; n8 f/ L, u# h
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    7 G7 ~0 Z9 z4 M
22.     {
    9 x1 ]+ H8 C  }) N/ D; O) Q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 O5 d3 M! F7 q5 b- d- G# s
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    3 `" U1 D3 u1 |+ t. E
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) A; q7 e3 {. R4 O9 I7 U$ F+ `
29.             return -1;
    
30.     }
    - z& l1 `5 s; u! Z6 ?# q' Q
31.     return 0;
    4 ]. N5 D/ a2 A( Q0 B
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   6 q7 {) k( x  T7 [
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   # n. @& c" u* h8 D
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   , t. L4 t; C# _  ]* t9 i: i! z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ( u9 k8 P; {1 d3 Q2 Q7 @
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);
     V, S' Q3 ?( r! T6 e
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   ; e. J; U4 }& ~
2. pthread_cond_t pct;
   " w3 B0 c% F1 s. q& d% |7 a
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   " Q' D0 p: y+ C5 O: Y
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   $ N  R# R1 E. m+ |- ]
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);
   4 s2 M8 p* Q. C) x3 ^, a
10. ...
    / P# [: A1 D) O- b% h4 L
11.     while(1)
    
12.     {
    ! j* A: b+ v2 d6 W5 q4 d9 y& @
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 G0 n9 [4 q; Z
14. ...
    . h: h7 e; N( f, W3 c5 n4 O4 l2 j
15.     }
    2 l9 }1 ^1 a$ H
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;">
   
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 a" N7 y3 e6 C* X: V
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # \. _' L/ k1 i& b* [
7.     printf("preparing header\n");
   ( x, S( A6 m7 n' f& D
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    - _! d1 f9 X6 ]9 X2 u
17.         return;
    4 x* R8 \% \) }  C( a8 S0 \+ ?$ G
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" \
   . _3 S3 F* O2 r' y6 y, t
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # {9 a/ p9 H3 ]" D% j7 l' M
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % }8 R# e% |( \. R
7.             break;
   8 ^+ V5 l' ^* w' L3 n0 o
8.         printf("sending frame\n");
   * p: I, b3 K$ S" `/ J8 Z  _
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ( X/ W+ n0 R. O1 n
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " x5 T" I  P* M
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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   5 a% j6 L) i- g7 s6 T& U* ]- Z2 ~
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   % _# H. @7 N  }3 ?. r2 P
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 |" A1 U% `! P/ R6 L1 x" r
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 E6 g5 |5 N" Q# O3 h, u
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 G4 G6 A! Y/ G4 j
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 V' D- }( ]3 @& r  a1 e7 o

6 \1 J- R9 Y5 U9 K& q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   : y* F. ^( d  r  y5 o
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; X7 c' t; A( F% R7 K) t1 @4 S" R
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! F* l+ f& l. t8 O
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    3 e  x& v1 O9 I* Z, Z6 k
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ ]: R) F- o/ j* C7 D
17. if(sendbytes == -1)
    ! l- m; f* c; F5 ]* k3 l) H+ f
18. {
    & Q! F9 @6 G. o1 N8 M9 E& I
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % G& p3 A+ M4 I
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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