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

* j6 @, Q; b$ d3 M, L' p

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

3 B) a0 N- i. x8 d" D

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。

& M/ f2 S. _" U& X7 D

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

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)
   / Z! {( m! i2 N$ m& R, L
2. {
   4 c+ ]/ h9 \& w" M: i
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   + j4 |% d# Y. C# t9 }4 @( W6 W
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 d& z3 v( u/ c9 i( W8 i
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , B# X5 h7 L. c( @, P- v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 u2 a; x9 a. r; V
9.     int ret;
   * @7 z7 D, S! T% ~- v. L$ m. U
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # U/ |8 T) A; Y8 i" z
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ; Z) N2 `% [0 n( x
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 h; T) i6 U7 [. x' ]
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! _2 c! z/ |- z  {9 ]
24.             return -1;
    + y" }! X, j& ^% {0 B* \
25.     }
    ; K* z: R# X& v) y0 K3 a
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 k0 z. E2 L* K0 U. i! u( i+ ]
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; H9 c* m/ M! B3 H" R" b0 ]
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    * q+ J* x! c" f9 @. ~3 e
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);
     `: d( v1 s. t, w
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   , S% w6 Q  B/ u6 _
3. {
   & k- s7 K2 e' x  x6 z
4. 。。。
   
5. while(1)
   - m3 {4 h- f. e
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! c0 r/ Y' \/ _! X' {
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ( W: H0 v+ z: S, U7 a
9.     。。。
   2 ^  G+ \' a& C9 r
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 r0 N- B- X5 Q1 [3 r' y6 m
11. }
    
12. 。。。
    5 \$ h. _  t; x
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 B( I% c3 {/ ?3 Q. n
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' T8 }: C( }3 b- {2 l" ?+ K
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 J: w7 @4 y, ]! M4 O$ p
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   * a( X$ v. c0 z& Q
4. {
     ~8 F2 t! |& |" X9 N8 C3 o7 y* C# S
5. ...
   
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( k0 o( G: @2 x1 g
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    # ]3 X2 {/ J& i  g
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! v( E+ U2 D1 G1 x" H+ l$ M4 A
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    + Z, g9 B+ L% S: \2 v9 Q  x& G  K9 A9 k
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;">
   3 J! c+ F  e2 Y0 ^. C) |
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" \
   
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"
   ! R7 r+ @) k1 `2 ^! S
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; P! C+ {$ \5 @4 U1 [  `- G! M
7.     printf("preparing header\n");
     V) p# E5 o  n$ A- ]3 Q' R: a
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ) v' N) x% M" g0 A$ R1 ~
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   3 L7 u' G8 x( x% U) B' d: H
10.             STD_HEADER \
    3 V2 o+ k" T1 M) ?" h
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' r2 h5 C) _3 F, O; E5 p
12.             "\r\n" \
    4 i" f8 J9 m9 Z+ E( ]
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 b3 }7 Q  d9 U% Z
15.     {
    + z  Y3 |  j" ~! x
16.         free(frame);
    - I2 c0 v  B+ b+ z& ^$ ?
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" \
   7 E" {! A2 x; {, q  F" I* @
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; y2 n5 a2 n2 o4 x" D. ^' W0 d
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 m8 A9 X7 n. I& z3 z+ r) Z. G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   7 v% {* \, _9 H2 L# O" H; c
7.             break;
   ( E1 L* a& n' C1 X3 J2 Q; N
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 i- l! e. L8 V4 r8 }6 o! L: J
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 D7 C& X1 I) L) \0 q4 Q% g1 I
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。

3 C# ?  V* C' Z' V

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 h1 a( ?  U2 J8 p! B

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   & r) }& M) K  a
2. {
   2 R; J8 @0 {3 j, \& d) L
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 V! Q% S5 \7 W, t
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   9 G+ w  {$ c1 R0 _9 M
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % E$ j( A8 L9 \9 J8 l" l+ [% j5 A
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . b! ^" J) k6 U# l- y# C" R
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

* `$ t, E# d% f1 K
$ a& e) m# Q! ?! k& |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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   * h8 j, C4 s  Z: h, C3 j) i+ L
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ t# i, O; U. H/ W# P7 D' S% J
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   * c: l$ [; {' r9 |1 s6 z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ D1 F, c$ D) ~/ k/ [
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   5 k7 O. v" r/ N& D  w9 A
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    0 _, G8 Q4 g% G' l' f0 L  V
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 e$ r% i9 l* H+ v
17. if(sendbytes == -1)
    ) N! T' o& H9 f8 Q1 }. I
18. {
    ; x% }2 d0 g4 e% K
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + B: D9 j9 V2 p; i" {% _" i/ p- a
20. return -1;
    + h) d7 F' E/ S1 p# q, U
21. }
    6 s! U7 V  z1 B1 _# I
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 g8 z0 w; j; R6 R: d4 L2 G$ i; G/ Q
25. }
    8 k3 `# L4 q- M* y2 f
26. }

复制代码

. a+ l4 h/ v4 r6 b
" O/ b- H$ [8 `) R& E" UiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html