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)

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0 \3 S2 O) x+ r6 @+ [9 b% @: z

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 `7 n1 N- L0 V8 e: `

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。

2 b9 _% w+ U. A" }; z2 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。

7 z1 v6 @, \0 C, |+ `一、HTTP网页服务器
. o$ {1 J* \  C$ T0 C7 M6 ^7 U

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.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # Z" S7 y# |" T, I/ i
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 K2 o* Y' l" m  Q0 p. |3 `
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ( _" [( O" M* |0 {3 E, m3 u" h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     Q; C' d: a' Z, Y
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   . J" [5 R, d" J& m8 L6 _0 b
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( @1 A7 m9 z/ U# C# i
11.         {
    0 w* c) l) r4 K" C0 m* P. n3 W
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & [3 v$ N4 T7 N  _
13.             return -1;
    9 E5 f+ K- O8 u1 v$ W; v
14.         }
    
15.     int on = 1;
    : {+ I$ N  _6 C
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ; l! z# Y0 K6 Y
18.         printf("setsockopt error\n");
    ; P2 l  L7 C0 |0 N
19.     }
    - g5 M" r4 A* I1 E# A
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    + F( p( {% _  O" @) D9 W$ q
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) }5 t8 J" F6 x, U# p  C% C9 P6 x
29.             return -1;
    " r4 {. A4 k9 E' U! F# Y8 p
30.     }
    
31.     return 0;
    ( b/ x2 P$ I7 P# ~$ [- p; ]. u& W! d
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   1 g0 o1 t! R2 F8 t/ G5 V0 m
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ X  i& B% w* k+ Y2 i
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # \4 L( @, v4 B1 Q5 D
11. }
    5 S5 D/ m% Q, a* C. g% r
12. 。。。
    % w0 N* g; V$ Q, \. K1 f! ^% I
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);
   : I0 X& J- u4 {/ F+ U3 `
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 ^# {  C" I+ Y/ ^5 H+ y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * j( z, n) u+ \, r& F" P
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;
   7 r  j& N$ ]: U# c9 ?, x# T
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   * _& ?2 k( b, Q! m5 y1 y
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & x/ ^+ G8 V9 }& Z
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # r7 \! s6 H9 ?* T7 I
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   # g. l. K  T( ~) }7 I
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    & S8 W- C2 \" D; d& r/ t
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 ^6 a( s  a9 ^* h; ]& `  O" O' O
14. ...
    : h% p! d0 ~8 z- s& H: s- x# y" X- j
15.     }
    ! a8 y$ W9 u+ _3 K* ~/ K* `- X
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;">
   ; u, v; m8 Q' G5 z# ~9 N
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" \
   5 j) ]. C. I2 }3 o1 |1 ]& X
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 B% u* x( p. O& A
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , L+ \0 A4 v9 L( K0 Q
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      m3 f/ U: `3 P7 r) z9 O" P
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 H; K* Y$ _! h. P1 G1 |
15.     {
    ; c6 c: w3 [  g5 {
16.         free(frame);
    4 a% Y' u4 B) f3 s
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" \
   " k. P: W7 y$ b: W. H) c5 h7 m
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");
   3 N. G* }$ F& b4 C" ?
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     r. Y3 k- r/ e4 E8 v
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   + J' f' Y1 V0 r( y" M- u1 \; z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
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。

6 }4 p4 D" w$ X) V1 R: _二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
/ o# Q( b$ F1 W2 A  _  J: ?

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   4 z; {' Z0 H+ b+ E- _5 z+ ^
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
     e" g3 x4 l: i
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % M, j) q# d+ n1 u5 V8 t9 W8 q
7.         return -1;
   1 t. X2 L0 W5 E4 R4 v7 W& Q+ j
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . Z+ b) j8 y5 a1 N
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 c8 L* Q- `- x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / {- }& o& s. ?
13.     return 0;
    
14. }

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3 Z8 q# [! z: R' F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：


/ k8 \5 F2 z# u: H

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . j8 I, D) w" g  q8 Q# P( I2 q: Z+ e
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ' d' H- F8 j0 I, N4 Q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; C* F. G5 A! m* _( K4 Q
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & B3 R0 P; j5 W4 @
8. picture.fin = 0;
   # e$ S1 S  o1 b  G; T
9. }
   
10. else
    , {8 j/ E" Z# I& T' O7 \, i( I
11. {
    4 A! N4 t2 V5 |1 y- x5 b  I6 ~
12. picture.length = fend;
    ; K9 l6 k& Y1 r% }
13. picture.fin = 1;
    * R3 @5 M9 p" f' L% l
14. }
    ; Q9 K$ k$ J( @3 u9 R
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 X8 @8 H+ a! @7 H9 T
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! x: P0 Z8 P+ D! C) R: O; M7 f
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ' c! ~% ^8 A. i1 _& z5 \8 ?
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ; W' P% y: I5 z' [. A
21. }
    
22. else
    5 C, ]) u- f6 @. _4 ~7 q5 g& X  k( J2 X% d
23. {
    % A$ w$ y( i" l2 e) Q' P  v
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : F. d5 X8 K6 S
25. }
    . J5 ?2 D& h% g2 g
26. }

复制代码

0 K, d; Z( W' X" f4 {9 K* |
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html