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)

飞凌-marketing

' [2 A% O: Z4 F4 c* q1 S4 o

, U; F4 R* L% Y4 f; w8 x: ]2 s4 H

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

9 |: h9 b' ?- [; _/ v

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。

; |, \3 H8 i* r) A2 T

0 X; h/ s3 A& a7 T4 x

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。

  
  8 F) p. j' S2 b2 ]$ a

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
: d& P9 L4 I  W- M7 [, @; W1 c1 ^6 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);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , a1 I% \( X1 T& s
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' r! u) p* |5 ]  k0 o
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! k3 P8 I' h1 O: G0 Q5 n- `
17.     {
    # `5 C3 G: _  @9 P$ c+ b0 e" S
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    - G" Z3 G4 s/ B; s6 C) ]' M: L
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 P' C, X, U) W$ M8 @
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ( w: f. Z8 g* {4 m6 R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ x5 s' f9 P. b. Q4 X- N
24.             return -1;
    
25.     }
    ; p5 [$ P! b8 D2 z! z3 t* V2 W& F
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ; k* q) J3 n% O& }, S4 u
31.     return 0;
    3 C5 U' }& l: p( G! K* q3 ?
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. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   1 v8 F; o; P+ N* ]/ q/ j4 z
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 J! o) X6 e9 b/ Q7 m! W6 v) B
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    1 e: G% `8 g, r5 O3 i
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   # u# u5 n8 T4 B0 D: n7 D* |) ]7 U
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[])
     I0 y- s( e$ z1 Q6 u1 c
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   8 d- [; j2 p6 Q& C1 _0 t( s
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! S1 R6 T2 N4 R: ]9 c
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    : T9 l( ?& G5 }8 o% ~
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * D/ y: `- }- a" M* }7 Y
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" \
   
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" \
   , _! Z( V! U. `5 R# z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   + Z! \& S3 o- l4 H/ n; p
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   9 Z4 z& z' Y/ z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " V0 A$ a3 }- c+ I$ }( `( d- o0 q* u
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - V9 p3 j, j7 [, O0 z* [5 y
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 Y- @3 T  T' b9 x
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   . k: S7 d7 j& S/ s4 V9 ]
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   4 U% ?9 J  h; K( B! n
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + n' p# P# E% }% @# C  }7 e1 X
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    6 R. a- ?% Q+ I5 T
11.         printf("sending boundary\n");
    - `. g0 m% ~8 m' L( O
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。

2 J) ?* _% M/ [6 |2 F& G+ d

' _8 c; r* K6 \6 R- W0 [) n( ^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)
   3 x+ p- |: j& M
2. {
   % H5 Q8 i1 y8 ~: y7 x
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 ^7 d* N5 l) U0 ?$ f
7.         return -1;
     O% `( @$ F; a$ k5 o9 q
8.     }
   3 h8 ~! o( J* ]* [! }" ]
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 o( b# G9 g6 S" B6 i
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 Q# ^9 w2 E+ ?: y' t1 D
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    * {8 c8 i- ^2 d
13.     return 0;
    5 r: L6 Q* C( a+ f6 e
14. }

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. z" ~, [( ?7 t3 q6 R; {
+ @; [6 K. T3 k  u+ x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：
2 B% U2 }  E$ H, U7 C8 y

, C1 N) e$ s+ n1 Z

1. while(fend > 0)
   " X* \6 F$ J; V2 n3 J
2. {
   0 f$ ]+ r( C# R; @
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 z3 r" J7 @  v& A2 N: F! |3 @+ F
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   6 f/ u) i  ^6 O; {8 u
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 P: \2 x- y7 `# f5 O" K2 x
8. picture.fin = 0;
     R( h/ i' z" {& K: R/ [) H* \- s2 T
9. }
   ( `% j+ W! K& s9 L/ L0 u
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ) Z# t4 {: a1 `& }7 f# }
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    $ l* t9 t5 x* z. O" ~" u: p
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 ~" N9 n( \1 g$ b% O" N
17. if(sendbytes == -1)
    9 c" x2 U+ R  i
18. {
    6 U7 x7 \( E1 U* L) G  ^5 u
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    + T% T8 B) H) t& m0 |! h
21. }
    / S+ o) k0 Z7 P9 U% @2 V$ B
22. else
    % |( C$ l1 \. x0 r3 x- c
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. s6 N, p' y5 `* i2 t! w
  t! ^' |# _/ d5 z. f; z$ o- l

5 b5 f- y& o3 o0 N  U6 {# j! c; A
3 v4 W% j' F$ k; j1 Y* ]iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html