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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) ~0 f* L% Z) `8 \+ q

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

: y' f) _3 |" t* h9 f4 j7 r" b3 U

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。

. Z; p1 J: f5 l4 i

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。

  
  ) H0 N# k* x. h+ o+ c  x

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。

2 O/ x- j2 X2 g0 f一、HTTP网页服务器
4 p% B9 \. U6 |$ {  n1 W& ~/ H

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);
   : j  m) X% p  ~7 a# j' b" o8 C
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ j( b( o7 z& w" C7 M( Q" f
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , V) t! U( j  |! n- E/ n* ?$ Z8 p
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 f# s0 h, n: F0 @0 f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 s, d; |5 \; }8 |# ?
9.     int ret;
   : b$ f* e) b8 T1 D8 ?( p  r6 T: v7 T
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.         }
      I1 O0 t# u& ~
15.     int on = 1;
    7 \7 h4 B2 Q2 ?  z  I: R
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 `* q: f" m5 B3 X0 R" j
17.     {
    5 F. Z" J% R% h: m  T
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 V$ K+ f6 y2 K6 w9 O5 Y, _
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ) A  B0 K$ M" y  Z5 [
22.     {
    5 u+ F2 x6 m. O) X
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ( O0 p! w8 h- p7 p* k
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 D3 x7 [1 ^3 e1 j* o, ^$ T3 k
30.     }
    9 H7 r. h6 n/ V1 \0 g3 f" R& W' f
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. 。。。
   
5. while(1)
   $ x$ [+ P; s/ e* a. X( ?$ [
6. {
   2 o# |; W, g: s% K% Q
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    , [; z- U& P; V# y
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);
   , ?! Z" _* k+ }/ `9 g
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   . w. F) @7 P# M: Y% m
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[])
   ( x+ @! I- z1 Y" c
4. {
   
5. ...
   3 d* ~  `2 x% }
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   8 J+ f$ |/ k0 a2 |
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 p/ x  S6 U5 ^; V3 B
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);
   9 Y8 W, I$ S; \( v. @4 l8 q
10. ...
    . `! d. N2 ?8 g# R9 n
11.     while(1)
    5 ]! p7 @# Q5 \! g- i- N
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    4 w& x, Q( S/ E% ?* d/ T- J
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " _6 Q$ c% T8 t; v, u# _( R
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' n# ?: e& C- @
10.             STD_HEADER \
    # ^9 c5 N4 ]+ P5 m& k
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 z% M' P0 x3 @8 S' D7 u
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    # ^# x) D1 W2 Z" h( N4 O$ M: G
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" \
   3 F5 F; s2 W! Y; Z- Q
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     }4 Q* M: S! d
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 B" j! ?: T& V9 J4 ~
7.             break;
   ; O" R7 O; K+ w( d0 ~
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : B. }) u& q. w, W/ g
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / ~6 }$ ^/ i& y1 K( a, y
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。

' j5 f% ^. V( U5 M% d

- C- H" ?& Q1 M& S8 D; X: d) o7 O二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ x1 \& M0 j7 X/ z1 W9 x

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   0 D; x/ \4 }! I5 j( ^
2. {
   " k+ _. Z* j% v, H3 k; ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / A# \- V/ @" R( ^# _; f$ T( q
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;
    ! w  Y% U8 p+ j
14. }

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" u9 c% X  g& T  E( e" L
5 a1 x, I  y$ [8 w9 I1 e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. {
   " s  N) {! y0 d& S
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , b: [% @! U* `
6. {
   4 Z) N  p, K1 b! d& K5 Q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   " ^8 `! `5 }- ?2 N9 n# h# n
8. picture.fin = 0;
   ! }- n) x* _1 T5 w& m
9. }
   
10. else
    
11. {
    2 O- i$ m$ B3 @0 |7 V3 [
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( h* h4 n' d& D; Y' b/ z
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # A0 }! Z1 ~/ D/ ~
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    , h$ p, v0 n6 f8 I
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ) C% k( J* K' w- |4 u
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / `2 L5 ?6 L; r* t% O- S
25. }
    
26. }

复制代码

* v* E4 N4 {4 f# w" X: u. b

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