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

; p8 m( O: i9 A

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

! J) `: [( a, X( X# L2 [& m

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
- v: b5 _- c# L

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)
   / S0 O7 x6 E) F/ o3 C: o
2. {
   7 l' D: P* _  V6 A$ C$ o' ~* C$ _
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # M$ o( }2 z* e/ V' |. _; c+ j- z
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;
   , E4 Z0 l; M% |
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ( r5 X( p8 n6 d! B2 [: d/ w, `
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ) @' A9 w" {1 e. w/ h$ U( r* b6 o8 t
14.         }
    
15.     int on = 1;
    / i# |8 f" H1 c# `( E$ i
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , l, c# q7 l/ W% F8 M0 j# r4 j
17.     {
    9 i8 u) T' E9 C; ?7 Y; q
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    5 p' ^9 p5 t6 q: ~7 v" b& j
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' ?/ ~5 X% ~7 ]9 ~6 G' [! K
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! e  }: Q2 R9 ?9 E6 m( a5 H
27.     {
    ( a2 K# v; q% g) k( m$ i% U& C
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ; |/ Z6 z; S; I# ?  `' g$ w
30.     }
    + A+ }6 P  g3 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);
   5 Y  E9 P' q% Y  D2 B
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 J/ z) C$ h! u7 p
3. {
   0 X: E: Z3 G0 T+ t0 z5 g6 O
4. 。。。
   
5. while(1)
   . ~6 d# o' d0 P+ g- ]6 N; L' q
6. {
   : g/ V0 ^$ B7 ~# X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + |/ g" ~7 j& E1 n$ j6 Y* w& E
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    6 k! G1 ?. I( L7 w, W
12. 。。。
    0 i+ v- o/ `5 Z0 n% W4 h/ ?& A. m
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 j% @- O) h4 i6 k4 Y* |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - w, N% Q" {4 x" E8 i2 k
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   - h( w, r3 v- u
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. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   " H) z9 r! t7 [" }" M
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   1 ?$ q% M9 ?5 `" @- }" o
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   / h* v  }3 H0 Q+ n0 K! K% o+ `
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    $ H: S" Y$ f& _, i6 N
11.     while(1)
    7 f! W7 G5 U2 Q6 c
12.     {
      k% I" ?$ X* o9 [- @, h; |
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " |- q' \6 y+ |& `; ]' G
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   - s" z+ A; S7 D/ U0 V( `
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" \
     z) B7 \9 |, u) a
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 c! n& V' G8 G% r- R
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    " q) D  ?6 @" O3 t
17.         return;
    & `" C! ~6 a% ]! ^7 K
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" \
   ! M1 |5 V! Y  _3 u2 _1 b4 h
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : P( l" h& ?* C- b1 g" l) y
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 f' S- \5 _& C! p6 D0 y
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   " h8 y" A% |& A$ Y1 G. f0 g
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   % {- K9 q7 x/ f
8.         printf("sending frame\n");
   7 i- F! y1 h# C6 h: ^4 t/ D( E, i
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 U! z2 Q+ Z, W4 x7 Y
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>

复制代码

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。

- T! {$ P8 d4 @  i& k

6 S* t% ~# ~. F' v. `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))
   . p$ C& w( ~; N% [! G
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 n2 E) N" Z* Y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( b* S4 x, X& j# G2 U8 e
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

! m" M! S+ c& N0 I& `/ z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 k1 q* W+ _, ^4 A

1. while(fend > 0)
   . C% M- [! p& F- Y: e
2. {
   6 B: [7 v; r) s  K  U" ~
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) ^) g# d4 v4 n% R$ j  S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     ]3 S4 R2 b9 J" k
6. {
   3 @0 L$ `$ F& @# X8 ?" q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ' w( {  z+ o7 M6 P8 l6 H' h$ q
9. }
   . g$ W! N# m' B: d9 X& h2 T
10. else
    , |7 @! {9 Z* p/ I
11. {
    , }5 G1 d7 u$ N2 X# J& Q
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 d) C, l' D/ B% a" o+ I
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 E" r: ^8 U# P
17. if(sendbytes == -1)
    # h& ], ~* E, y/ [, D
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ' [5 ?1 v4 X; ]9 ?' p+ l
22. else
    
23. {
    " ]) j& A8 o2 Y, _5 I
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - H) g: Z. o: Q& m4 n
25. }
    * }, Q  u0 o* b$ ?/ K; N* J
26. }

复制代码

) k, R2 k5 n; j

: ~9 ^  s" b8 ]& q7 \" P. O; Y
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html