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
4 G9 {" P# `0 d: e
) }* e+ Y3 V5 S

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。

& z' W% ^: }2 w) }; n8 {

# _0 O" s3 ]6 ]" l9 b4 x

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。

1 s- b1 H+ X7 j一、HTTP网页服务器
2 Q. W4 L* e, y0 O1 a

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. {
   6 v: _& N0 `+ `2 D( Y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 }/ R3 u; T: Z5 c/ w5 x3 a# U3 z
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : _$ a( E2 j( g/ d* ^2 G% @
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : e) y- `; f' x8 n
13.             return -1;
    
14.         }
    2 n, O$ u  N& J3 I" v( ^2 a
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; i, a8 l  l4 u* V! x* V: X
17.     {
    & G; z0 [% y4 ]" T8 w
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) L" G/ Z/ Q& F0 s0 B
19.     }
    - a. \# W- R  j) [( C
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & Z8 ~( Q! D5 O1 I( @. L2 v
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      o3 I* {8 l7 Y+ ^9 u
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) l% b2 s4 L: z: R# a
24.             return -1;
    
25.     }
    , Y# c' O8 b3 N# `6 V: A! d
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 {- A: ?1 a3 ?( w7 ~. V
27.     {
    ) s1 L  v8 n& s: }6 |  _
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ! M  ~6 t4 ?" ]: X
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);
     Y* G& }- `6 d+ p7 X% i
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   5 U* m- c: d. k
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & G; ?6 \+ q. ]. U3 @
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   3 }6 I- ?* |( l% W% p8 Y. v! f
9.     。。。
   9 `. B( i: l9 B
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);
   + e/ e! F7 U4 g
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 N1 s/ l- f2 Q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - l- a  B/ x% B; }# s$ P4 R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 l2 g- |; [' |' S. P( O# Y) x
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 a* i7 }* Y+ X* Q* V# u% _
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;
   ) `& R8 @* P* I" y7 u2 y
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ N- n0 `) a1 C( P8 _
4. {
   7 C' L3 J6 `9 o( L8 `4 Q; n5 E
5. ...
   ; |! Q# d: F: X4 X1 }$ a: z
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # p% `, h4 i- Q( T7 Q. r
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , C  }& s* ?+ M7 i: a
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ( g4 z7 h/ R0 n2 C: m( }
11.     while(1)
    
12.     {
    8 a6 Y' c* v- p. R6 i7 ]1 q5 I
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 D; f0 S" g1 N4 A( t6 `8 m
15.     }
    
16. ...
    & j6 z6 R# ?. E" d0 I+ R0 q
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;">
   . R0 D% Z/ b9 \: ~
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" \
   0 Q/ ], o. l) M
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   + U, k" d) a7 _* s1 O# O
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" \
     h5 _& }: r0 G: w+ o
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 _9 U6 s, s, W
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   . Z2 V* R/ w6 d: n
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / b' _$ J$ p0 U
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , i0 ^7 F3 S+ t6 _) I. ^% z
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " _6 G" @- x. Z+ |7 r& r1 f) P! t
15.     {
    $ C0 R0 \7 d5 u' o7 d! F
16.         free(frame);
    * i# b/ U; ?' M5 {' u% N
17.         return;
    9 Y( t% N/ l- h6 [% T3 s
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" \
   : u6 |- D4 o& D
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % _3 s; ^- C  L7 d* x7 A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ; j: @9 n* p% _& Z# l4 I
7.             break;
   7 t" \8 p* [0 F2 u" N3 j2 r; p
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 k% O# M  ^' M  z% W2 x
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' v8 R5 V& k# ]+ l9 O
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' |- Z5 B8 c3 \6 X+ \& o
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。

* y# o% l; \! F  @& u7 P; m

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)
   4 u" R/ _9 c. `6 c* q
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) N( j" G( }  _
5.     {
   9 P7 n+ H/ ^. c
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   9 K0 k9 }! {0 D: y/ H
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . J4 C& {- v0 w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    : `' d( K0 w0 {% j
13.     return 0;
    
14. }

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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：
, ^# f- W- ]4 u7 v7 |+ G

1. while(fend > 0)
   
2. {
     _% v( |$ d7 G: f3 t6 _, n$ l
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   . d% A  \! ]& R% u/ k1 E& t4 |
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 m2 R0 r! n5 `/ t( D. ^
8. picture.fin = 0;
   ' T4 u; `/ h: M) b; q  [
9. }
   . g: d) u( m, |0 Z4 ?( ^
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    $ p8 u+ K% X4 Y  Q1 b; ~# E
13. picture.fin = 1;
    8 r  _6 l- R; I
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # A9 l/ {8 J% Q% y% f! P9 X
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ! v/ S- X0 f. p& p8 D% T
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " |. j( i3 D/ h
20. return -1;
    / p" X6 q, d- @' C( ?! [
21. }
    
22. else
    ! f8 j7 F0 d( s& y; U; [
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : P$ H1 ~; ~$ r! q4 L' H( L0 E
25. }
    $ Z; f9 I7 a4 t
26. }

复制代码

! f0 z6 g" o2 T' E( ?

7 K: ^3 ^$ n# N; |1 ]* q$ HiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html