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 ~0 X9 q8 C' p: u' S7 v

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

; s2 c' A: L3 {5 ^, R$ N

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。

  
  # _- U, [, o1 i' m1 _- ]

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

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. {
   8 A* G+ p* ~+ p' Z  U- x3 N& X, }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   3 _9 w% j+ Z' Q3 s/ Z& F
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % X& ~0 X7 @. g7 M
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; `, G1 \; D  Q: b) u% n
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    - q5 X4 W9 T! J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    9 I0 ]" g% x# Q
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 J" }# e$ N* E& n, X& j5 L
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : G, f5 T6 G/ A7 T8 }0 f4 }8 n
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 @  [9 g6 l- a3 ]' n, A
27.     {
    : H" n% P" d  \2 G
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 w/ w9 E& r1 }0 G# R% s8 v
29.             return -1;
    4 A* b7 f5 K8 q# }; o
30.     }
    
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);
   , G9 s2 e1 `7 r( s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 T& e9 U  @0 ^, u4 D( D* Z
3. {
   / x; t  b  O4 u% Q( W% x
4. 。。。
   4 M6 y* L+ E2 @
5. while(1)
   
6. {
   : O: Z' N& \* @/ p' K/ Z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 v- R* s% ]' L9 l! t% Q+ X
9.     。。。
   7 V; J  Y+ B4 U$ r$ c
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;
   9 @/ ~+ m0 m* g/ O/ n6 i- {. T
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ' Q5 Y- D/ x% u; T
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;
   # F- s! ^0 {# Q; ^& \5 g
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 G3 O) }. i- S7 z0 ]
4. {
   8 e" a6 j7 o; ?2 `/ [8 u0 v
5. ...
   8 q' _, n7 O0 m" P9 M8 p3 v
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 c7 H* |7 S% t! S# @
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   & o. X5 N# a8 [  W. g% o7 Z4 G0 S4 W
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   # Z, B& L9 v. x/ F
10. ...
    / Z" i' q# ^7 U) f  g  y
11.     while(1)
    
12.     {
    ( {! J6 Q' I- e: [: N/ T
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 c. c3 u! J% H% w3 x, v# q" L+ b
14. ...
    
15.     }
    + D; g5 _( i2 f" ^7 X
16. ...
    0 W! Z0 z$ S8 G5 t7 g
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" \
   ) t% ?3 o0 R! e
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   & U( G, Y  T$ l% V! I3 j: o
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & J6 h+ e, Z" X* R
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : L8 a  A" g* [" b3 j
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; j* e2 O8 C2 h2 ~
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    3 u8 g" s4 u# \6 f
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" \
   
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   . i+ O/ O6 @+ {" K) \& _( i' [$ Z# o
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ! B  Z1 Z7 \  a% g, y$ R4 l
7.             break;
   2 G' b2 C* {. N6 I
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ; s0 X) R1 u% }$ t( @
10.             break;
    1 ?$ a7 Y& m0 I4 H
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。

4 A+ F$ _+ g" q/ F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)
   & n5 j0 z8 o% H5 e
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / L, u! Y. i7 }2 ?# Z" q0 B; v) w
4.     if(*socket_found == (~0))
   " Y3 P* B$ x0 l! D% k  F( C
5.     {
   6 N5 P1 j( W( S
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . B3 V  F" t6 T1 b! I) M9 A& K
7.         return -1;
   , s. K, @# K/ I  P& ~
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % Z$ K8 i: N6 ^' q$ ^7 U
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 G0 A* S' x5 p! f
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % \4 f/ b2 _/ Q* Q
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

3 [& M8 c$ H& T6 l
$ Q( E# T9 k' I. d. C0 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：
$ k. `) G! }7 X* S) u8 Z* E& E/ h9 S
3 N( N7 V( d9 L
: C2 F% f( M1 y! @3 L

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - z9 s) H* `* h) o8 L
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + l" j4 K; |# C1 O2 [# @( Q  T
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   / S: P; _$ R9 Q7 T/ G0 `4 Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 ]& F' q/ e6 x( P: Z$ y5 f8 [" D
8. picture.fin = 0;
   / }3 g' X) f  P. g6 F; P1 Y! P) [- |
9. }
   % g( v; s3 R+ E/ l
10. else
    # y# e# `8 y  g$ m4 ?; K
11. {
    5 ]3 F+ O( S) n: J% X
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - x$ x+ Z7 n: L* B
14. }
    $ s0 Z, F. {1 m2 V5 f6 N
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : c: I1 s" ?6 v1 B8 W+ y
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - y9 K+ t" f* w! S6 j3 n
17. if(sendbytes == -1)
    , U7 u' c' e9 K! m& ?
18. {
    # |5 \- t' Q% e; _9 z8 q/ F' h
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 l" R8 a) d- e5 e. c
20. return -1;
    0 h0 C7 M  X0 x1 C
21. }
    
22. else
    2 x6 d, z" G# {7 l% `+ D* L
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

; [  ^1 P/ U  C9 l
$ A, ]8 l8 y: S8 z$ u! B2 g' [

! H- Z6 L, |7 E9 T5 }( q$ E. o
" Y- b/ ^0 G3 S  NiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html