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

* U" y, }" ]! P9 M

, }$ E! W3 K+ T

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

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。

7 B6 v+ o0 V- x2 \; _

, q( I/ j/ c  ?% B$ ?) o

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 H  h' S/ s' E( d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)
   # ~9 d  \) q* o) m
2. {
   / ]6 S9 \: d( d. O  b* ~4 s: }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # @! b- L, M- Y. U" @0 w6 f5 ?
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 y1 ^# q2 }) G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : `3 g3 r. a- ]: L! C( K! r$ p
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " ?4 [0 C1 a0 E! c6 e; j% d
11.         {
    - u8 v) j4 P" C  S, O
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , j& W' N5 _7 y9 t0 {  u! z
13.             return -1;
    + n+ X' @% d) j
14.         }
    
15.     int on = 1;
    : r( H* s  E1 o7 C! s
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 F% _2 M  ~' @, j1 p9 G
17.     {
    + F2 c  ?* }4 O5 E
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : z6 K" t5 k/ u
21.     if(ret == -1)
    1 k+ w1 o; j8 h$ H% z3 B1 e% R
22.     {
    1 {* b# f" ?& n( Y/ E; P7 U* O, |( `
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , `# ?- m7 R; Q
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & w. ]+ G9 X/ e; T9 D" l% M
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    - j; G4 v) I! K2 R
30.     }
    / H  Y! h. e$ k- m( G. O7 x
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. {
   ( C$ X( m9 p0 p
4. 。。。
   % O7 l4 X& T4 K$ }; d- G, U
5. while(1)
   - b3 U! Y% l* J
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 s1 T8 U+ ~/ r; p/ ^  e8 p9 L
9.     。。。
   1 ]; A2 b9 t9 r/ g9 z/ u6 |
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      X4 R1 z' V( ^: m/ {) n& B% S
11. }
    2 k4 \' Z: F/ G1 P8 U8 y" x1 r* \
12. 。。。
    - @: b. t/ W! M$ `' @% i
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);
   : L. ]# [7 C% s. J
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , G* u6 ?/ A. |3 a" L3 K2 d) T" \
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - o" Q' I6 M8 h6 q: r8 z
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;
     Q+ p7 F2 E4 P" p
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 G$ l6 |2 e9 X& ]- e# x# m9 A
4. {
   ' D/ y$ H+ t& X7 _5 W; s  \; y7 D
5. ...
   / [1 R7 g4 A/ J  Q
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);
   5 [, E9 N! |! K2 U# @, V* i
10. ...
    
11.     while(1)
    / |2 g5 M& T" _$ {" p' G
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    8 ]. r% o. C0 [( ]: D" N
15.     }
    
16. ...
    5 Q7 S; d3 v! D" v9 w# q- @9 ]. v
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" \
   3 @7 h& r% {" m
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 Q# s1 M+ m& k+ P6 ?  E# I
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   " W+ H& Y5 `5 e2 O4 E4 |
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , z1 j0 M' t! m# V
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 g/ ~3 y0 _& J8 C5 O4 q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    2 I2 {" M4 ^8 @3 v8 h' H# U
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" \
   7 m9 v! x& y6 C0 K( U
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 j2 V1 F8 ]0 L
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
     }, z+ }, x' M/ b/ N" x/ _
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 q4 e. N4 m. Y7 F( C" w
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * f9 f- h4 V" K$ o5 |1 f
10.             break;
    1 j2 j; u# G' C0 z# G4 R
11.         printf("sending boundary\n");
    % T  w- t+ \8 x$ O/ |% R
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 w4 }& B0 ?% [& \
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。

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)
     t' w% a1 S* Z0 K& i
2. {
   ! V+ b* z7 s1 V
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   . R: i1 P% H, z( X4 U1 C
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   % j' O3 z( i: C/ G: R
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : }3 ]7 c, t; n" e5 o
7.         return -1;
   0 Y& K2 J; @9 i: [" c
8.     }
   / _. j3 M3 `9 E1 }6 K/ Q3 V/ m
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & Y$ G/ b; V9 E% ~4 f( I  q/ g
14. }

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7 p6 G- H3 l8 J6 a, A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：
; a2 x, C: M7 w' q% p  P7 H

$ N. \& i/ p1 F, J

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / L; D8 |. G$ i# R) g4 q0 f6 x
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " U% }8 p# d+ f* ^  q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   8 _/ ^4 i1 E. ]& w' L. g, M
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   7 U# t" n# S- [
8. picture.fin = 0;
   1 D; X9 v2 f# _! s
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    % c, h4 ]1 ?$ [4 I
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");
      U+ F" z% ^3 Y& D/ r
20. return -1;
    ( y/ J  q+ `, F' o. v1 f
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # J1 t8 _1 V4 M
25. }
    
26. }

复制代码

) D- R" q' h- J% c$ {
- }! a8 C- n: E, f3 ~iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html