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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- F) }/ c) O6 p1 n$ N6 Y1 @3 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

# S) z5 U" s: }- B8 i* a

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: F. v5 h6 [6 _( W$ ~

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。

  _- o+ ?1 E1 J* o* u, q一、HTTP网页服务器
! Q* |' |1 ^( e3 b' {

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. {
   ! H2 `9 f: h  z9 E5 f
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   0 T9 v; H+ |1 w& l, p
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 @' C$ \* ]9 g# x+ y, _9 x
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 u5 x8 n9 x7 s* {
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % w( @- a9 I" W( _3 X* q
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , g2 V2 Q# J, c- }/ f
11.         {
    1 k0 V1 E0 a4 ?1 `6 d
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    3 Z1 ^1 K# E% J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ( L+ n0 t- s7 e& H' z8 l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 `! P+ }& _9 G# I7 r% s1 J: L
17.     {
    2 k) [1 N! o- \5 x! Z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 ^: J; ?" j& m1 L! j3 q9 F
21.     if(ret == -1)
    6 B) w) s/ [6 a! i
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    4 C- x% @; i- Z
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . W' }! n* A1 I& x
27.     {
    % L3 b  `& J( ^0 ]. q2 f
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' M$ U. v; p$ P( R' g- T. w
29.             return -1;
      p- g0 e, l, n% J' f! V
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. {
   
4. 。。。
   ) A( W: b5 W: P% P; u2 T1 ^
5. while(1)
   
6. {
   3 U/ J8 Y- i9 G' ^
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % A3 k( O/ O1 h2 G, S
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " C4 q- {3 _4 x  b  _
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ; g: w. `7 O" Z! [5 y& O
12. 。。。
    ' Y1 Z( b- t* W! u
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;
     ]; z. G! D7 Q- g
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 b* B+ Y! z" b, {1 Y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & q( U$ G6 E& B7 V7 E
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 ?* c% ]9 I! t" ?
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 U! K5 f, H1 j$ {+ Z9 G5 U  {
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + a% g& P5 K1 |! T% A
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   
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 T/ Z9 |. N! S( ?- D
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" \
   % ~- C. g  c7 i- ~
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( U/ X+ H; `0 u& z: j# M# P' b1 }3 w
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ H6 R% ?( U  L
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( n% [: q: G' v0 g1 I9 m
10.             STD_HEADER \
    ! s3 m; ~0 \5 U1 O; Q
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 o( ^0 B; Q/ W; U: q1 b0 s
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) k/ Q- ]; n/ h  N
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " N' G2 p3 c0 |6 b7 `
15.     {
    " N! S3 I* p3 |% s7 ~
16.         free(frame);
    8 t( \/ _2 b( B" |7 l
17.         return;
    6 h9 S2 U* P! T' H
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" \
   4 ^' p8 a5 \! O5 B
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) L1 u0 R) a/ N
7.             break;
   1 H6 I, T) F2 E0 {
8.         printf("sending frame\n");
   $ J) ~* i4 ~3 A, W% A4 ]( J
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! u& K4 j% \7 o! C9 O4 n6 x' [
10.             break;
    ; S3 n% n  J: |* r6 V; F
11.         printf("sending boundary\n");
    ; @2 g2 N5 J% W2 z. ^) r  \6 a; \
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 Y" S: h" @0 |! w
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。

5 t& j5 ]' z' L- h  X" A9 z- K

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
. C7 j3 i9 x# b( m

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   4 I4 J$ M$ z8 N$ S$ o
2. {
   ' V3 S# m; w5 z0 }. n; p3 Q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , M4 ~$ {( C6 j& F  q- f
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ! k% R7 n' u7 B  E
8.     }
   . T# @8 C, A2 X/ v* ]' c
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' V) i5 O! Q  O
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - q" i4 ^# m' M* ?1 }" O
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

1 d2 s6 T5 x$ b  t
! m$ _: Y4 I: q% m! @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：
4 A# m/ F" R6 {6 j  s5 y% \' K3 a
6 }7 |4 ]: d$ V2 a' [7 H9 q
7 r6 x. y! ~4 I9 Q7 ~5 c0 t

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 A6 f, K: X, m
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) ?: g" P8 \5 q0 z1 x
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    1 j  y. P4 C2 E. c9 o
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 u9 E" J# M1 l: r
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 Z! v( o( F' ~" U
17. if(sendbytes == -1)
    7 a# M# ]2 s+ ]+ S, e  \  ~
18. {
    ' S  O1 V: L, F
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * l, |- M2 M7 b! l
20. return -1;
    & D' Y( D( w' g1 @7 C
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 j. A( I- ]. l: U7 I) O7 U
25. }
    / [( ^' ^9 _% G( A
26. }

复制代码

' f+ H3 J. p+ p

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html