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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! U( C/ ]8 i) G7 z( {

: \6 D& X1 e# M! N

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
' M1 X' ^' H8 g$ q/ R

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。

& R6 ~( J; d- B% Q  N) v' c1 f! d4 A

; V; w' r6 l, R. W- |7 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。

! ^8 f  o' I8 w( z1 B  }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)
   , J  T; z) @' n7 H
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   9 K* T6 v' J& t, J
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ( ]& p! K) x0 O9 s( ^
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 b0 J. N6 T0 C) _! |: d/ f
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   0 B4 R; i- z0 u# Y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 j' n( A8 q4 N8 W& o! O
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) i8 A6 F: u. K1 R, {) z2 ?: U
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * d  P/ D, ~0 A* R0 k
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % \8 `- X% H1 F- [4 S. T9 c
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , ]4 S! y+ z% h" j6 W5 y
21.     if(ret == -1)
    % t& |) E' j& h3 s
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 x, f6 ^0 q1 z
24.             return -1;
    
25.     }
    / E: V& D7 _1 M- z, E
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    2 D7 U; w' c# v4 b: W
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 z+ Z, G8 a9 j5 b2 Q
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   / @* W' W0 \$ @/ c, [
4. 。。。
   
5. while(1)
   + M" C- H+ ^9 K, n0 Q1 q
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 ]0 @/ [3 v7 s3 T
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    3 X! r, ~1 A3 s) z
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);
   ! P% N8 {/ u3 n& m
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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[])
   , d( s8 p2 N* O/ h
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; _8 [* ?# T) ]5 J% o; M: z
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);
   ! U4 v- z5 W  i. T
10. ...
    / t) C1 `5 s- U1 R1 C
11.     while(1)
    
12.     {
    # C5 \2 J" z5 V% j! k  q/ t
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    9 j' X" e7 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;">
   / G- {  w/ W4 t. A/ P
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ' l, G9 v5 J: H+ E
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" \
     g4 u7 ?8 F+ @( G0 M, v: d
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   & }. A8 z6 @# ~, ?5 \& }# S# _0 h
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   0 z, A! {% d% X0 o2 O
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   % O, G& o) g) P( J- S! n6 q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   + J' V# t. d  k# l% A8 ?: Y1 _0 l" A
10.             STD_HEADER \
    3 o! I2 p" Q3 F) {" q+ x
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; }) t  x( I( o
12.             "\r\n" \
    5 R; q( E& c  g$ R: Q
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 ^* `0 g7 H$ u
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    5 N! F$ ]0 k" I1 d& k1 V' q2 J' q
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" \
   " a) c- g  n/ g% s9 H9 ?$ X! U$ G
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 s' i# p$ |( X" b5 D7 S
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 Q3 j: H* s9 k( l! ?8 X6 X; @; r! Z
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。

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)
   
2. {
   $ `; j* B, n  w% {. b: q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( |: S0 b1 d% Q$ Y6 b0 C1 }* G
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 _- j. n1 m$ c8 {7 Y3 E8 S0 s* d
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   # {- W1 n/ u, G9 }
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : J% L7 C' I! v2 M; I
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 i4 c5 Q7 o  ~+ p' I& J7 R+ r$ ?
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 @/ i3 b" Z3 N' b/ }! n+ y% j
13.     return 0;
    : F% @" I. X; I: C. k
14. }

复制代码

' Y( Z) g, _* g* m- W, j, l
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：

  {) w( I5 j* ~, H6 M2 ?1 ?3 U
, |% }8 K% P) s4 y% }" v. w

1. while(fend > 0)
   7 w$ C4 |' B' O/ M
2. {
   + h. h! C# y9 G  ~& T! D' y; y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + a, x( T) V6 M7 \5 {9 n
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * s% M, p7 m! y$ \
6. {
   # [' ]" A$ h1 e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + a  W- a" j; }* u% l
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   1 ^4 l* L, C! h3 O4 v; J
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    9 M4 x: k' w: S$ c2 m7 r
13. picture.fin = 1;
    7 r4 Y/ u  Y. ^  M" w7 g
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . l! a' J5 a7 R& d
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' N! N: L2 ~! _( M" G
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    : f+ g3 {  w8 w$ K- b
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & M$ |1 g! W7 `8 x" q
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    9 T2 F, p, w- a( S9 L
23. {
    3 ~  t8 A0 }7 y, r% U* T
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

" A4 L  `- w& Q
9 _# o/ f. ?8 ~

' Y) |% y; u8 s9 _4 R3 l6 R  h
5 w1 e; D# n1 C  S4 z9 ]1 Y  D+ W) _8 Q+ OiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html