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

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
$ q& K' r% B  p5 O9 U

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。

( P: q3 C" T% ~" g0 z

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
. z( ^( K# W+ C7 q- K! w

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)
   4 }- s& J7 e+ G+ \5 e8 N
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   3 W- T9 r. K+ r9 ]& a
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # V* n3 U* c) k) r5 @: ]
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # K2 O% `) t1 `, |8 a6 V$ H1 h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , ~7 r4 j1 Z8 A) P% e* u+ I
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 o! l% C; b0 v( |* R1 |* q4 R  R
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 y. _, t# w5 H6 x
13.             return -1;
    3 H% Z/ V% W9 o6 Q) e  `! ]
14.         }
    - o  o- [  ]( M& U
15.     int on = 1;
    . G0 \2 Y0 W. G$ b0 P
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    8 X# H, \: v8 M2 M  C- n; ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & |/ m% N# t3 X! i
21.     if(ret == -1)
    1 g2 e. ^- w8 P9 ?6 W5 E
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    6 Z( j# [9 k/ a6 m' o0 Z- M
25.     }
    - w' E0 l- N9 k" a$ l/ D
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 _- N. O# w$ o5 o+ s
27.     {
    ; [% m3 a" ^: U+ k* k1 }4 j& j; `
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 ?' Q6 w- H; M; n& S
29.             return -1;
    
30.     }
    ! V& I, F! o; W, g  s/ A
31.     return 0;
    6 q% _  _3 |$ T9 u/ _
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);
   . m5 ]0 P. Z2 d- |( Z3 h: K/ R
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - D* x, }$ |" Q' R6 ^) A' _* {
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   8 I/ C$ H/ e/ o8 G' Q7 U
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 y0 o) S0 _& D6 i4 _1 ^. N( S2 r
9.     。。。
   ! y* I. v( D+ O) J7 {1 H7 i2 p
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   # s% }- j: w1 X3 L# L
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . }/ y7 E+ F" L! M5 M8 I
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;
   & M- M/ F. J$ M& I
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / S5 L5 n, O/ Q# p6 X$ C
5. ...
   $ m* l! B9 z! L0 i
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);
   - m9 F( Y: H6 c* Y9 ]+ b: [
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   3 P9 h" C: g" D; n& R( N
10. ...
    
11.     while(1)
    " X7 s: W+ w$ _( l* f4 c
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
      `) B+ o% L7 O: A
15.     }
    0 Q+ I) b) j& @2 I
16. ...
    ) N) z9 Z" O7 z* R
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;">
   % Y2 L/ X# P( e4 z5 I7 A6 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" \
   9 Y0 J4 H9 ]$ H1 |
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( @3 v8 n% L4 X. u8 Z
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"
   8 ~/ j9 @7 b/ u$ P( P
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - e: j  e/ f! _9 k, `0 [
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   : f" A# L1 p7 T5 P8 q; @2 r
10.             STD_HEADER \
    * g! X9 F' Z$ q7 ~
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 D- F% l) q, U% x# |; o9 v
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " A: q" S( X1 `" j
15.     {
    / E' m3 I) n' W! {( I5 L, }
16.         free(frame);
    & h  _5 d: H# Y0 x3 d
17.         return;
    3 L$ I- k( e' Z$ S" P& J. 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" \
   0 E( D( h9 O* M( K+ I
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   5 G: m# h( o% v% P0 ^
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ! y3 a0 G' f6 y
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 x2 t; A( r: e
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   5 v3 {* q2 I7 p1 T# g" e
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   : I8 t* E& y6 R7 M/ {
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ! c+ k8 e- K; y
11.         printf("sending boundary\n");
    
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：
# V6 A: @$ ^* y; C- Y, E( K' }

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   7 {* b. C# s6 L
2. {
   $ Y& \9 |% z7 W/ X
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : p, e4 T8 z: O8 O0 ^
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 [# {' x. d! ?$ `9 H! p
5.     {
   ) _- D, G3 m# Q0 c2 k% ^- ^; Q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
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);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    . ~: T6 F) P  T" z6 ^! b
14. }

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) T$ ~: v- q( {: e" n+ ^3 p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：

7 l+ O3 ?" l1 A$ T3 d

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / {$ c% R7 d+ R7 b: s0 S+ T
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) @! ^) L) E. W- z# S6 D
6. {
   7 r8 @  d  ^$ j! Q1 S. t8 ^
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
      @2 o# L8 W3 a; k0 S- l
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ! m5 ?9 [) Z" O4 L+ v) o  _
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      f/ D0 U  j' a# o: p+ T0 c' |3 V
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 j) q" \5 d+ I$ U% ^" R
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    3 X! J, Y" O3 g
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 A7 @1 m1 m/ z# v+ ^% Y+ L
20. return -1;
    
21. }
    ' W8 w) b" v" r4 C: }
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 P+ h; K8 F5 h' M
25. }
    , R8 J! m9 Z* b0 w. h9 q- n
26. }

复制代码

; w5 R( e7 s4 P& \* Y: }7 J% Z

' U& f' b) e* L6 V! C3 s' g7 }4 V% U
9 @* ~) ^1 R2 _5 b' F$ ?. niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html