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

1 S- a. S- D. L& ^6 S3 x
9 J  ?8 n# ~% b; m0 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

; J7 }) d! s" i$ A3 Y

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。

  
  ; T! q$ C! n$ x2 G4 y7 j

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。

: `9 i$ A/ m9 i6 D  W6 }& k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)
   ) ]" D. l* {3 B/ L8 ^
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . L' g2 ?; h( @3 S, P  C
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # i5 R  I) c" ?4 [
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   0 u1 g" l+ B9 e3 ]. \* j
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 r  ]' t" b% C2 k. z9 ^8 Q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
      L+ ~0 C/ E4 O
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    + {2 x1 Y! c; ~6 P
19.     }
    # }! `4 y9 D) a; @7 N2 J( C
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + `0 t& m, s) h' E7 f1 v6 o
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ( m/ Q3 `! K3 I: V+ Q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / c- l- N5 a1 F+ y- v
25.     }
    9 a3 y2 u, Q% v
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / P) @  t. B  p: `0 W: u* Z
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    + @7 P$ s' [! U1 q' Y8 |
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ' d/ W9 w4 c+ b8 e5 F
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)
   ( ~+ O  G# l- Z) z
3. {
     |- y9 _* w+ U  l9 t, {
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   9 O2 [# [& p; P# z
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);
    
11. }
    * w9 J. S7 J3 T! f
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   0 [; O: _- S/ Z) V  t+ R6 n& y7 }# F
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;
   4 p+ P- R8 B$ V% [4 F& u
2. pthread_cond_t pct;
   . ^$ v, o  |) K* r+ _
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 B- U+ c; v7 @& }" Q9 Q, B/ S
4. {
   
5. ...
   % F8 Q) a# N  H! n7 G
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # \- G: R* {" ?& S- J* Z6 @5 S
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);
   2 \/ e3 j4 J$ K- `- y
10. ...
    % R$ N6 }8 Y" c  c+ w1 m2 N8 g
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ( ^  N) y6 b4 k, a, k* S
16. ...
    5 U3 Q0 U* B6 x/ Q( @. x
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" \
   ( I' o0 }$ q4 g  M8 h* ?( ^& 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" \
   
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" \
   7 K7 M4 W' ?% V) @" h+ c, v  j) B
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   + s8 m' L9 }0 [
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , v; T6 w. w! E/ b. f' P: R5 {
12.             "\r\n" \
    ; l; T2 i; b  p  [! e& j- c; f
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 ~6 i6 k/ t! G2 u% j
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 q' f; z) m0 v) |: `
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    6 G8 U% z  q4 A( F9 ]
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" \
   . e- y5 e. A5 y7 j2 z+ ]
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   + c; Y4 s+ ]  @! r7 M) b* P
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   " `% {9 W" [# e6 }$ v
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   $ P: i$ Q  K$ S8 k
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   " U& n0 ?8 b8 g
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . V" Q% j) r6 T9 ?+ `
10.             break;
    , g9 c2 m* E% s0 S# A
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , O1 N$ }9 G5 U- B3 ?4 I' F$ M) w. [
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。

% V& K4 a- N. G4 @

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 I& F) q& J9 Y
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   9 ^' X" e. x" K
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! u7 g) f  F2 b& L. O& b/ c+ @" @
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    7 A7 d/ K8 U9 u  l% l- i$ e
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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% g# ~! x2 r, [. u
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：
4 ^8 t* q" b/ d8 b6 S* O7 Y

1. while(fend > 0)
   6 H0 D. l( Z1 p) {' ^: d/ \. e" r
2. {
   ! I% Z0 X6 G( b* B4 l
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) s. P) N3 q3 A, W. j0 t1 o
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . X' ^1 O' f, S% f) g* A
8. picture.fin = 0;
   - l' W8 L5 ~* X- C% s4 ~; a+ U
9. }
   $ H: b% m: A6 l2 [
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    : m, s! m( ]# q/ T6 g
14. }
    ! J. W, n  U+ B/ j" _
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. {
      M2 T& g. n( e3 i- j0 Q: J+ P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ H/ X+ \2 I# a/ j& B) `
21. }
    
22. else
    7 n' _: G: g+ a8 w7 Y6 x/ C
23. {
    & q# \+ k# X' B- R0 m' Z0 y$ t
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

1 v( ~2 B4 D# |

! X# o  |2 x2 h0 ]" LiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html