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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+ Y3 V/ X+ C( F6 W

+ ]) R+ I& r+ J! k! M5 [: |+ Q3 E( {

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

- e, n" ~6 ?3 L/ W4 O# g4 f9 }

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。

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。

  
  " G: v  y0 C4 R$ ^

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
( H4 Y: s( c- c$ T) u: U/ z

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. {
   . N7 T; ]! _5 k8 `" C5 B6 k+ G
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 o1 n  r# p  ^- K% {! T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 A, E& w# J5 W3 A
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , Y# r8 w' W6 J5 l8 V6 n
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % _* f% N0 J6 s
9.     int ret;
   ' h2 h2 v" ]2 S& s7 T
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( L! c/ F* }! o- Z: T$ R
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ Z( g8 K" Z6 I- o  V9 a' e
13.             return -1;
    ; x2 ]0 y: q2 |0 h1 ?' ?
14.         }
      f3 s! ?$ _; _  h# T2 X7 T  ~2 g
15.     int on = 1;
    $ Q6 L, U2 O# F+ S. M5 k. d: H
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " g  H% O/ O6 m8 m' I' g
17.     {
    5 V3 \2 D+ q4 h1 B
18.         printf("setsockopt error\n");
      A; F8 ^! g- N
19.     }
    6 S' X) ]$ @- _' B) _
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    8 Q: \# _' C! v0 z. @: q% x; v" Z* s
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    , J+ G  ]1 h& ?0 p
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    7 K7 ~8 l: l3 v+ v5 _* ]
30.     }
    ' \  }9 V1 S+ [1 }
31.     return 0;
    $ N' u; q" a) O% B' M
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);
   + M; p! k6 m0 Q2 t) f: ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   - b# ?  W2 f4 j+ A: `0 E
4. 。。。
   + K5 f0 k2 u  V
5. while(1)
   # E) x/ {& Z) N
6. {
   0 s$ v4 B( [' e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   2 ~/ n5 [- A/ q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : }5 N9 @3 |3 u! l2 [
11. }
    # x1 w2 M7 Y3 C9 l
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;
   7 V9 C# j& D! `
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;
   ! o; k: y9 X( a: S0 }
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   # W9 `2 S( E3 ^" L. S9 q+ W
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 I9 J2 u% i' N5 ^: `9 Z; a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   6 C. T! J3 h5 U# w2 B" k6 Q
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   3 w4 `9 U6 f, `
10. ...
    ! w" {2 w; y. X/ w% E: q' J8 r$ ?
11.     while(1)
    5 u0 Z. C, ]2 [2 f1 U
12.     {
    # k9 D7 n4 a+ E% k; K8 a
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 H4 ]$ h* i: o; H  c
14. ...
    5 e% I8 y; Z9 F2 R
15.     }
    & F) `/ h2 M; m
16. ...
    $ m: ?/ Z# x5 x& G' z- g& d
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" \
   1 o: @5 x% h$ U! o
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   " ]: C& W4 a: c2 I: E
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   1 o! T% F& f3 r! C6 h- N0 |! e
7.     printf("preparing header\n");
   ( l; `: x4 m$ v' R: X9 c- u/ \/ Y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) d9 r: I' e; o! t% [
10.             STD_HEADER \
    2 Q2 e8 ?; Y3 J8 {
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    0 T0 @& U$ S/ r: _
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; s4 e% _# b3 j. B
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   8 n+ q! t" D* Z4 |. Y' ^2 Y
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ( Z- r  a# I/ C( a( W/ e) d
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 w, S+ o& E( o5 R  }* X6 {
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 @3 D* n7 z. d5 i; N3 D' a0 t( O6 U
7.             break;
   * \% B4 x" k! o9 _! \: L+ d0 K8 Q' D
8.         printf("sending frame\n");
   3 D# s/ C0 r; A. N& k5 v
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。

  w8 a. v& Y, Y) \

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
& Q7 v4 ~- H* w" E$ l9 u9 P5 v6 N

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 A$ f. d, E9 u9 g8 V
7.         return -1;
   
8.     }
   ' ~2 L" T; `4 F; \( T3 o6 d
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 l" g- o3 @0 P3 b! q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 A/ _( J) ]/ q0 h
13.     return 0;
    ; o& C1 ^$ b1 \/ C  p% W7 r9 X
14. }

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* X' c# i6 [3 N+ G$ k* \
& [0 m) O9 [+ N+ [6 L  o& D" \  {! I: l' z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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   4 v6 x$ f( m2 a8 W
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   7 A/ P/ r" A! h" N" Y6 x
9. }
   % p+ P7 |% |* p& D
10. else
    # A  f5 ?8 x& J' z+ b  f8 L
11. {
    
12. picture.length = fend;
    % x' V: s8 f  b  j, S
13. picture.fin = 1;
    9 c$ i8 Q- Q6 H1 f( e4 O
14. }
    8 }5 m1 I" \* E$ w5 ~
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 q$ Z; @# A7 l) w; b
17. if(sendbytes == -1)
    0 P( ]: P0 a/ X# l# m8 p
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 i! m. A7 u2 `. n0 B
20. return -1;
    6 t( K1 K! L6 h3 j1 V$ Y
21. }
    0 F( ~' C  H- z2 V( r
22. else
    6 x$ V! q2 N& O9 c+ g
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . n& F0 X4 Z! v) i
25. }
    
26. }

复制代码

0 f5 p% P0 ]& [% ^
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html