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

* M0 v' t2 n4 F$ V9 V

, ^. m) f0 s. Q- N' _9 A0 r  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
: X; ~) {& \$ N8 T7 f, O1 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。

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。

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));
   ! |( L, Q, J5 ~6 N; [# R: ^( S3 }
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ) u0 D$ @' \- \- @3 ~, d9 |1 V/ I* F
9.     int ret;
   4 B0 e9 t/ i0 @, K! J! G. E
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - k8 {; r5 j  b; f
13.             return -1;
    
14.         }
    7 B% b7 A+ L6 X  h8 y
15.     int on = 1;
    # D. Y& N/ C3 N/ T
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / \+ Z( y- E' X, @
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) U' H) P- [* _  U
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ( I9 v6 [) H' w1 P0 Z) N) [
22.     {
      {/ t/ \  e- A. O; ]
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    0 |* f: A9 @* ^6 G6 R; W/ \
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ' T! u! j( k" E- i
30.     }
    9 C1 N7 c; y1 k
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)
   ! ?# n" b# F& m2 j
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   6 f9 p7 S% O; S+ T
6. {
   2 }: G8 G3 }$ i& c8 r; l
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; ], h+ o% e! I: Q/ o5 g
9.     。。。
   ' x9 O$ ]* P3 T/ I* B& T, y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , `& ?* A* I/ w) H( N. T4 h0 B
11. }
    ) s- F& U  ]$ p: s9 M7 f4 z
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);
   0 |, n7 ?# j" n1 ^' q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # e# M+ ]  B1 r& f  |  @/ m
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) _5 K! Q, v+ L2 A' 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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   ; O- j; U% p& K/ A; U: ?% O
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ! \6 t2 `6 i, d# `  m
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ' b/ n$ y- d- m
10. ...
    $ ?( Y* C9 F( h" O4 ?
11.     while(1)
    1 x" d5 l4 j7 c6 ~: k+ ?
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! ]9 Z8 H. T, _9 ]
14. ...
    4 r! Y  P& w7 l! _5 [* f$ q
15.     }
    
16. ...
    ) r9 J8 h( U" S2 `& R! n
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;">
   3 T  i! M) ^0 D$ r
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" \
   8 O* n# e! u3 s8 l2 Z  d7 G- |
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * g" |/ x$ u2 L2 t) F4 M* ~
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 I4 P% p, P$ c* L1 w4 v. p2 T% G
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   + p% X" S, l- c7 F  J3 Z1 z: i9 [3 b
10.             STD_HEADER \
    $ I1 l7 t0 Y  L
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 m& H5 F9 m* s. @8 c6 G
12.             "\r\n" \
    - Z- c! i) i6 f5 d- `# _1 m, f+ W
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / l! H0 O: o) ?8 T7 D+ J( r/ T: F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; `' K1 `6 G" n& b
15.     {
    . k7 B" e- r0 m3 v4 y0 \
16.         free(frame);
    ) E" ~. r4 X0 R* e+ ?
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" \
   3 B+ M0 r# F7 Z8 J3 @. M- z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 x5 p$ L* y8 K0 B4 l
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   & F- m& V- u6 E
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   * A% |' T) {  x2 v
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' f8 p3 N( T! H0 n3 v: v
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . o* ^, Y/ e, Z6 }6 L* ]
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ P- ^4 t& J+ o& B" h8 a) D" ?/ c
10.             break;
    * P; u7 w- K+ O) H9 `7 v9 w. A
11.         printf("sending boundary\n");
    3 H. O/ P, C8 v" _9 B. ]8 I
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 t+ t, e- Z4 v
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 c6 ^3 J4 q4 `5 ?; m3 d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)
   3 S2 L0 A- E# h
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   , N6 N) M# t4 k
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - j, L# s7 n: n5 n3 }0 w
7.         return -1;
   7 N  n7 m8 ?- k/ q7 W0 n
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / W+ s/ z* n7 `3 T- F
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 G6 R( \3 @9 h! [" }" P
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' B( O% A; r" ~, G) ]
14. }

复制代码

: N1 Z8 Z& T$ K% f- x3 ?
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：

# ~# {" O4 z& \( @# ]4 z0 i; L. D

1. while(fend > 0)
   
2. {
   % P3 J$ w) N& }$ |; _9 z
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! F" \3 |5 a0 Y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 m7 v8 o3 t. V! `8 ?9 u! j' i  H1 B5 P
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - l4 d8 B( F" L/ O
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   , k/ Y/ u" y' q5 e  A/ h$ [
10. else
    
11. {
    
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    * L% E6 N' i/ H" r
22. else
    $ u  _0 [) K3 z! h# R7 l+ Z  Y% ]+ x
23. {
    % W# P2 p7 t5 q8 y+ `
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

- d4 |, c: i& t6 \' U8 P
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html