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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; w5 C% t' c# I( o
3 K: E1 R8 ?5 l* X. U9 ]8 |

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。

  \% k" e& `  ?: O

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)
   
2. {
   " Q' ^8 z; w4 t1 |
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 o! f* S% t+ h# ^' B- j4 x, G1 w
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 ]; R; j6 g; B# k* X3 }1 j* \
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   + d; q) M+ a* S0 R
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( S' j) a( [8 x5 a
9.     int ret;
   - d3 i  P% k7 \! a! J* T
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      ~6 v8 d( ]9 w4 K
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    * i9 g( \! E5 @0 ~. S$ b3 [8 ?+ J* M
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    7 x  I$ V/ a3 `0 c% t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . w1 l( e6 G4 V$ H9 t
21.     if(ret == -1)
    " P6 D3 i9 `) {0 I# W: h! ?- r
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    - p* O* `6 d0 p% @
24.             return -1;
    
25.     }
    $ }3 Q5 \1 B8 x& ^+ _4 e& _( `
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / S; o1 L2 S& u
27.     {
    ! a) Z1 u$ s! p$ b$ J6 T
28.             printf("Listen failed!\n");
    / Z/ X1 T5 @6 J! C  R# c3 R. ?) z
29.             return -1;
    
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);
   # O6 b# t  _; C0 Y/ p2 v4 V
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ; ^& s3 o, U1 X+ K
4. 。。。
   # }. x+ x$ ^( b3 i% u  _
5. while(1)
   1 t. n: v) i2 {2 Y" s# K  [
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; ~  F$ D" S. y% x. D
11. }
    6 m5 F' z+ I( |- C( X- v- q0 ^
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - V/ {/ q, y1 I% o' ~* Q; J
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , |" }, a( M0 c. K) E* A% 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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   7 Y( K; X, |3 [
4. {
   
5. ...
   - }2 n, Y' F% O- t; E( B
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / {' k. m. L  l3 `9 n$ R
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);
   , ]& E, w) {) J# o
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ! P7 n" O; K$ ?0 g) S
15.     }
    * w8 }: ~- H0 I9 J: M; ]5 }
16. ...
    ) a7 W( T7 X; x' [0 G6 ~
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ) z" Z- h) L1 O# m9 _2 Z' c& ~
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   . Z4 Q' t' Z' s. K: l. t; f" ^, ~9 G/ n
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   5 K& f& t& ?/ V+ u
7.     printf("preparing header\n");
   ; ^3 q9 Q) Y8 F# P
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & X" {+ J9 K! w
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' G8 y( A2 C+ T* N8 ^% `) Z
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / @, _& r( e, |! l. z+ ~; E6 k; q
15.     {
    0 w+ s- ?( \3 J. A7 T- `& \
16.         free(frame);
    4 P6 a8 M' ~7 ]# P1 |
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" \
   ; j1 q( n: B' ~) j! ~
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   : {, f0 L" v2 G% R% P8 U; X
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ' U; `! B% [7 Q# L0 h7 Q5 b) a
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 ]7 \; M# G  }4 F- A
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) M% Q5 D# t& q. `( S: ?3 `* c  W
10.             break;
    ! P- c- D* e' f* J$ E* u: }2 A5 T" d+ ?
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ ~6 X, O- G0 ]+ H) x
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 i0 O% a+ V# ~9 c2 \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)
   1 P. w9 ~$ i4 m% [& V
2. {
   " Q/ A: P3 C% a+ N
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 p& R9 \' T  v6 Y& Y1 k! ~" N: G3 E
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 f! d# L/ s5 O  M: y% `
5.     {
   1 H7 W& ~8 c* H+ C& m+ f0 u$ s
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " _$ f! m& S! V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 l+ p2 f" X' @4 y8 }* D* Z$ K  ~
13.     return 0;
    ( Z: o; V% m3 C. p9 }; K: H7 R$ A. N
14. }

复制代码

" [  u, b9 O0 t
" o* T! O7 c, @" h- l+ u9 b% Z% B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：
; }+ s' a3 Y+ W  t

7 Z$ z2 A/ q" h6 P( u

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 E& O! A$ a& @: B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   # {! Q: |5 e4 D8 F) M' L
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # v1 k  L" w! X: u
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   5 F' T' @6 \6 o: w
9. }
   * s+ Y4 }5 V3 o: w' H3 W6 u
10. else
    
11. {
    2 n, z( R6 {8 h/ `0 t
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    + H0 o: {9 K" t3 Z+ z) i: F- Z7 t
14. }
    9 m' D) S" C8 i, t
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 L" n+ Q* t9 K# G2 h- K
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * @# Y5 k, ], M8 ~6 {
20. return -1;
    
21. }
    2 ?: g- x+ B) A- D( l% ?
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. J# Z$ u3 }7 h. j0 y1 r3 {

( E; a/ V; l8 w# ~1 g
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html