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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. |' R; l. h/ ?) E9 ]6 _3 [; R

( _2 [, |) C8 @

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
' A8 r7 f$ o( q% H. X' l
7 T, |; E5 a7 p2 @! S7 T, {

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。

  
  ( l4 J8 F' g: [

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。

3 j- k$ K3 n) u( c  h4 B4 O8 Z+ D一、HTTP网页服务器
1 Y" r0 O7 k( u1 l. ~# F

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. {
   % U& Y: ?$ X" a
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   0 V3 j/ G" _* o( I* u
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + R, a* T9 o8 R) A# D2 k; @# n' |9 I
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - a* h& y" ?# Z& S
9.     int ret;
   : `0 g2 h* F$ E' k
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 c' ?! r' u/ H& e) D; m$ }
11.         {
    5 r2 }) |0 P! T
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . T0 h$ ^+ Y" e! _
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    , K8 ~& B, E3 q1 u3 ?+ a; u
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    0 j8 J3 m  p- I9 s' ~  A2 K
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( v3 T  ^8 \/ g5 ?% y5 @9 q
19.     }
    * ~& {( @/ p) z! S
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & Q' D5 a) p( L+ b3 o
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    4 A- h1 U. ~4 [, ^9 }, c
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ( G. W( q0 t4 Y, s
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , L( J- b5 Z. E) H7 Y5 @: B% b
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    + w7 }- n0 n1 H6 H3 D( l
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   # S; B# w) k  K$ ~
3. {
   ! w5 D+ s/ ^2 l
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   7 R$ y$ C3 r; m
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 k% \# U; Q: }
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   3 R6 [, x6 n6 ]+ e  }+ R
9.     。。。
   ' c( V# ~! ^- ?. J7 F8 Z8 y, g. p
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " W4 F. ^! c, p9 z; X0 J
11. }
    
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);
   
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;
   5 w% S& a* `" W. L
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   5 K6 \4 J3 D/ Q: t/ K; g0 t$ y1 O0 ?
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 @' r/ w' c" N- }* j' }1 A
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. ...
    - P5 F; t% h7 U. q+ O
11.     while(1)
    + d* N2 d# N/ o# C1 w# ?. D
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ! t$ e0 g" O' k
15.     }
    + l4 S$ y, r# r! g3 w
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" \
   ! a2 j- I) v# ~2 W/ H7 B* R
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 [) T% E. L3 U+ I, K( N; u. a1 N
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ( b' ?% z/ a* d: p7 r
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   8 P# y! f- x1 h) @+ b3 l! k
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 r3 y9 z# ^3 e6 e5 d  W% a$ r
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 b+ L; g2 J. s% m1 }( p
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 C. P: ]% |" A
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & h/ t9 t2 C/ D
15.     {
    - S  j3 t+ \) O1 Y/ G0 L; b
16.         free(frame);
    % ^3 J% V- J; y: n& t6 Z+ ~, v
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" \
   # e3 F' ?( v+ p5 r+ n
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; v! g# y- y( z5 u
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ' \- e# P+ Y7 y% C9 g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   . K8 ]& e3 H% a  J/ e7 [) K* P
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ! I7 N3 b. z! i8 Q( _" P
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    6 C6 i; X' Q0 _# T' x
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # E  Q% p2 E$ L* Y
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>

复制代码

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。

: q7 x! y1 B% C/ x9 G2 N4 |  @

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)
   7 _" I. c7 f; Z
2. {
   , P7 Q& {) I. ]- ~0 f8 Q; u
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ) G  K4 S1 f, p  X0 ^- I9 @
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 K' T' F* N& _( E* c
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   2 C5 m; @$ S/ S4 s
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

) r# G  B  D% u7 v8 Q
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：

0 d& m, s' L  Y7 ]. t  R) a
$ i: m! B9 k' G9 e1 M

1. while(fend > 0)
   8 l4 b; M. Q0 M' O6 }
2. {
   5 L+ s. N0 y" R% U
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   0 d. L' U: h: |& d0 ~# M
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 c/ y- M( u- R0 g
8. picture.fin = 0;
     E* M2 C+ s- H: D1 S
9. }
   
10. else
    
11. {
    $ l% Q1 s, n  F, Q4 ]% c: B# d7 i
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ! f& c7 o! `- H& Y% n$ M6 g2 b; W6 f$ Z5 k
14. }
    1 v' l5 }) {7 O+ j* z0 Y
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 W; n+ i$ y; j0 X7 S
21. }
    . D& q7 J* m6 X/ C  F: n3 B
22. else
    & B$ k3 [0 q0 n* F: I) d* R
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    2 m1 L' E, W. x. Y* L" I
26. }

复制代码

" h$ K7 H# m6 |2 k0 \7 p  p& f# GiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html