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

8 H; p8 t% l9 r: t6 \% V

( g6 u/ S, _0 ^7 v% ~0 c& x

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。

8 h8 C9 ^3 ]% N/ v4 e8 @& S" ?# M

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
/ Y0 j( l4 G3 \* O+ s  x( k) E

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 d& f" R! j' b- ^" Z7 }
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - p+ l- W/ q7 T$ [
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - p9 ]5 {- v. x: g# c
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   , H$ s% s: W* X, G
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    8 z+ w9 x% h: e. a$ y& p( E! M
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    4 W* k1 b* D: ?
14.         }
    4 a4 \* n% W/ R0 @
15.     int on = 1;
    5 X5 ?4 K. B, ?% w0 `4 j/ p/ ]
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; b, `' c4 |( n6 R+ O6 {3 [  Z8 f
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( h3 U/ j3 W/ {  n
19.     }
    ' G8 D( z) U' @  U
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " U( c2 c% h$ g0 Q7 c1 b. g7 B
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! \+ H' ~/ d9 T: J% \- X7 p& w7 }
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    1 L- M3 _5 K" G1 H, G
25.     }
    4 n# z+ s' I3 M5 [- q8 W, ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    : p0 \( K& l: Q* H6 H' b# W1 K
31.     return 0;
    ; b9 m/ p" U( O, E% e9 ?
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);
   . c" ~' v1 O, b; x! I/ O! I# Q3 _
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   + t7 {. d# {' d! j% c
3. {
   
4. 。。。
   % M( y/ Y& C' z3 P
5. while(1)
   , n! p2 n$ x4 U5 }. J
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   3 C$ D# [! O/ h! B; F
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   . x$ o7 x7 @; v% F
9.     。。。
   . J! ~( v5 J0 m; x5 [& K
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 K  e# u$ P) l* n0 _5 X) v
11. }
    7 B8 j- W$ E0 _1 U
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;
   5 ?7 u% p% M4 f7 G7 {2 u' M
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / o& U( [! l: I9 X: y1 Z
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
     X; M, C) U0 n' g0 L5 J$ j+ D
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;
   * x1 o* J. i. [) o! A, _
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . V( y: [5 [( ?8 M' s
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   # Q& A) K3 w! s8 {+ p: N6 W7 H
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   2 t9 D- l$ k: t5 A2 Y* l
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % d0 I& K( R  g1 W3 U. @- N) e
14. ...
    ; ]! o& L! U) W) A% }) I# g- v
15.     }
    $ z! a8 H6 E8 ^9 f6 I; z
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;">
   * |+ W; A, J. W( x( h. m$ A" i# Y
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" \
   ( Q) v9 `& t- r; P& r
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" \
   & \9 U: t/ Q5 H& Q. t" `
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 a7 Y' U" {# e! g" b/ R
7.     printf("preparing header\n");
   # n1 m/ n/ n- f+ Z2 a. ]
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 W: J) D( d1 W2 Z/ b5 G+ O( V( i
10.             STD_HEADER \
    0 O$ P* g6 p" f2 g2 ~" _& Z2 x
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 Z8 X. a4 z, Q; S2 i2 s
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / i# R  n# K) t) }9 l3 z
15.     {
    3 U0 I6 f" B8 _  X
16.         free(frame);
    
17.         return;
    " ^% ~' t; I( X
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" \
   & {& [+ C, P% m7 ~, ~) O# Z2 D: W
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   $ S6 Y1 C) w. y9 E
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   , P2 o% U# G' P/ F' R  f
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , i5 K' K8 J1 c# Y# A" `2 ^3 P, j
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / _4 N/ @% t! g% \* v  g
7.             break;
   / {" d$ |* u- }7 e; i3 W
8.         printf("sending frame\n");
   - M8 B0 l2 G; o! v' x9 H3 I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    $ ^; }) \8 N) l1 E
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。

$ ]7 b0 M: @2 Y/ L% e+ \

6 Q/ Y# F: l) \3 j/ ]" q二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ m- m9 N- l7 C' c, h/ k. W7 _

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   0 b+ }; w" ^2 w0 \( O+ T  r
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   : D# o2 U6 f( ~
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 v1 ~' e! ?' D+ I+ v( ]2 {  ?( |
7.         return -1;
   
8.     }
   4 k# O/ r( n5 B+ R/ U  f- {9 e! L
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 V2 G) o1 e, {% |
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( ?7 Z, a0 q% F% X1 T& N- o
13.     return 0;
    
14. }

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/ @2 s6 S$ V# 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：

6 {( m# Z. a# i. m5 s% f
; j7 k+ ^7 Z' ?  R

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 P! d6 @3 Q% z6 z# t7 t
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 `2 Q" o$ [0 E
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    / \% Y! n& D8 w4 j8 s9 v, Z
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    $ L8 M( c0 ^2 v" U
14. }
    ) K/ H1 Q& c3 |5 R
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & s; B% Q; V& O
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    1 q! p  C5 z* u& p; h. C
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ D" f% y- s, ?( [
21. }
    4 S+ v4 q) g; s& U
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) w% V, _5 v4 |9 F' g3 J
25. }
    
26. }

复制代码

8 ^. r2 r* f$ s% g, _0 n

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html