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

  M$ d2 ^& X7 B/ O' D

3 }( S$ T; ?# U' v; H8 a2 N8 o

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
$ W- \. b( F& S/ L

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。

( }) E1 c& {$ t

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。

3 P/ Y8 S, E5 V: w8 c7 }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)
   ( t2 `" s6 b# E9 B1 |; W" C
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; v8 b5 M# r! h; q8 r  X) J* I
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 m8 u' ]# ~# E) s+ q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " T) P( V, B3 x7 _1 @7 m- V0 i1 V
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & E3 p. ~5 ^1 [/ o' i
9.     int ret;
   * T2 m. j+ ~; \; T1 X4 a
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    2 |% G3 {! b, ~% \
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      v- a# N, D* v. U7 i, U
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    + B5 M9 R1 H0 b7 T: q
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    - M' f; I, \2 z
18.         printf("setsockopt error\n");
    & D" j2 L% [' O
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    . X; X) Y# K8 Z  t8 ?* Z) a
22.     {
    ! q, V, l8 J  U# P
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # e  Q! S5 ]; D9 i& ~+ Y( ^9 b
24.             return -1;
    
25.     }
    ; \& x+ O$ Y8 J# G0 m* d6 ]5 T
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' \4 u4 A6 k. b; |- j
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 m) N2 O# V" w# A- Q  Y2 k
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    , e% D: A7 l7 w' z
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)
   2 X) Q3 U5 b& g! V* \
6. {
   % W3 h) D. U/ d& k, R% E
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ q9 c9 s+ E0 J$ k
11. }
    
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);
   * U2 ^1 e9 v* h: F; X/ g
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   2 W. X7 s# I8 j$ T
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % J! D% c6 S# k" j" Z6 ]  }
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[])
   ) Q1 a( _7 M2 g0 R
4. {
   
5. ...
   5 b# Q/ I; y6 T; r( a: _) C
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ! d9 o1 `3 E7 H9 y: D
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   : m( t0 W0 {+ a! L
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   0 u8 v# I0 y% t/ ?$ `2 N9 @  h3 D  Q6 q
10. ...
    
11.     while(1)
    ; P# |* X  R. h( B
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ F. P& h2 I; m
14. ...
    5 R5 s1 @) \4 \4 L
15.     }
    
16. ...
    ! R& j$ \4 H% A5 g+ J( B9 S8 y9 i
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;">
   * ~- F& Z5 T  c; ^/ V7 d
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" \
   4 z. l7 t& i9 ~/ P
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" \
   * T4 m# b4 H2 ?4 b: }
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   1 j0 D1 Z; D& ?" H
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' m) S  q/ J# _9 E' P; I  b
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . s( u1 u% D" g# A- k1 S
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 b) r9 t+ Q2 [7 ?
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 n- B* |9 R! c; v9 g2 f
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ' H! h. J* k" h" C5 [1 m
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" \
   4 M1 G% Y$ v7 v$ {
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ! L2 V0 M8 v2 z* t6 A7 s8 X/ A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
     X! i: \5 u, u; _
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    # ]; p/ X" a( {# b( i6 s; ~" e) @2 S1 W
11.         printf("sending boundary\n");
    - y! Y4 C1 v! z
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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：
5 w* Z1 W7 M, R: {1 ], l0 g- _

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   1 l# c& E. d+ o4 ^9 M7 e+ N4 Z% @5 s
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - @5 `/ }: h! R
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & {& ^6 e5 C) F2 R" k
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   2 \( b3 S0 q& ]& q
7.         return -1;
   3 d' p7 j9 q# _% P/ `3 G
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 M$ X  `& H2 n" u6 B
11.     addr->sin_port = htons(port);
    : M9 A$ b: P1 }, ~8 d) |4 l
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    , x2 F; X3 [. H8 d+ G+ `. W
14. }

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9 H' a, `+ e0 p1 y+ g* s
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：

: v9 `, W7 C- z6 Y6 O

1. while(fend > 0)
   4 M+ O9 H/ P( }# Y, K7 q% s4 H
2. {
   2 V& D! w+ e" R: {0 n8 q1 ~
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . }  A. @' u; R. k& A: n) i+ V
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! _/ R! |: P0 e, W8 ^+ w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ' a4 J1 U: A% m( _
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ j1 U; I) D+ V
8. picture.fin = 0;
   " A" m+ m# t) t2 l* R1 ~1 A
9. }
   6 P/ C! J. f8 r1 Q
10. else
    
11. {
    . o* X/ f( r7 A
12. picture.length = fend;
    0 q* s' G" v5 {% ?8 A/ [6 f% R
13. picture.fin = 1;
    ' [0 a* N4 s& t8 B
14. }
    . s  P6 A$ V/ |: w
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)
    8 Q4 t9 G( ~  J! \6 e& I
18. {
    . r& I3 D# C6 U. i! {1 \2 |
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    * _1 c6 i! W8 o: d8 T! Y% y1 o
21. }
    
22. else
    ; x% M7 n  Z1 V+ u
23. {
    + Y7 ]* e5 d! @4 t
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : Y! u8 |6 l. u* a7 q" d
25. }
    * j2 I, x; [8 M& `, Y* F; P2 B, _2 |
26. }

复制代码

, |) t0 }/ J# \- j9 s7 I  A% f; c" b
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html