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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. S$ C! }3 {- u

7 L) Z  \/ I) N/ V: L4 O0 O# [

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
" N# j9 O5 D9 f' E. m
" h; q* ?- q) k' [% k

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。

& E5 f0 |. a$ N6 g: 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。

  i/ Y7 z' ]1 `一、HTTP网页服务器
5 q4 o# ]# a! `  G8 d9 S5 r2 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)
   * V1 v! W1 F$ P( W+ a  a; P  A; s
2. {
   ' W0 K3 c! y0 T- R" d8 Y0 _/ Z4 }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 ~3 m5 v2 ^$ x0 e' N1 N
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   # X  ~* {0 _/ L/ Y+ c) b0 l$ Y
9.     int ret;
   1 Q2 F, D+ M) x: O
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 {2 M5 D# C( D5 e2 F
11.         {
    # L1 r$ T. u9 V& L* h
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 }! h  K0 E  _/ g; `' Q
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    6 K8 p! }- p" N( Q1 a
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 a, Z* ^. {( H1 T/ l, D
21.     if(ret == -1)
    8 _7 K! L8 D( m) l
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + f5 T( c; c) }, s  [7 |, o
24.             return -1;
    
25.     }
    % U- R+ V, @2 ~# c1 S5 d
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 f2 N8 j( ^1 v
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    . ?  ~' y5 j! T) n: G: f0 g1 w
29.             return -1;
    
30.     }
      K: c) F, {* x0 v  T
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)
   7 c8 c7 g7 r$ `7 P
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   / E/ a2 g# \+ R! r# c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 V* J. q* z" ^" P4 x
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;
   6 I  l2 a. v$ `5 e3 r' B
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 P# N1 f6 y- A( S
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 u# h9 Y; Q0 D2 i$ N
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;
   - G: A" s, _; e" g
3. int main(int argc, char* argv[])
   5 D8 k2 T, m1 M% X& G& P
4. {
   " Q- c& z! ^; B- k) e
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' f4 O+ K9 J: t* h( z# q
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   + {3 X1 y, z* P  q
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   1 W/ i. m3 [. _6 O
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    : h. R- p/ f' |9 G- X
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    + T  H8 ~+ m) B# W7 T/ v: {
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" \
   / A8 s" i, n% S! S$ S( @" t
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & Y# Y( D6 ^; P! o2 d. H3 y# v4 V
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"
   ) U8 D' v& S; w3 a4 a* X8 u
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   + S6 p) z5 L% {( I$ r! j- ^' n0 G
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 R# j  r2 Q$ r1 u/ |9 m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - I, G2 ?3 @5 j. ?3 p3 v4 V
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ W) t  u5 Z. J5 U
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 E) l1 I9 u7 T: {5 V
15.     {
    
16.         free(frame);
    . z9 s5 e7 e5 b+ l2 z$ V
17.         return;
    2 e  a' s6 _; r2 Y
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" \
   0 A, @9 ^/ F+ o! K$ O7 d/ d1 Q; ~
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   5 Z$ Q) o! q& }* n4 A' H
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 v( R* F2 v" v0 D
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 ?' e$ D% X7 G8 c4 r* Q
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 C: j# P  _, ]  K5 r. H
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ( P/ V+ p* D6 T3 ~
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 W* @5 I- Q% f+ ?. g$ Y4 P
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。

) b# L  p% r1 a5 Z5 }- `

% w+ @2 g7 B, V% @& J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)
   ( `. O* e0 o2 K! h8 E7 S8 Y; T$ c
2. {
   5 N% ~' \4 l  N' A. |
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   4 x' x0 q  Q; J; y% q# j: k# P) g
4.     if(*socket_found == (~0))
   - o7 Z( S# a" Q* B, D- ~& P: }
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   6 V8 d9 L* Y* @' {, @
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : p8 K2 e2 B5 X+ Q2 C  [
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 x: A( \" B- O7 l9 R
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 c) i) \% }0 N* J6 Z) V
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . j) l6 I: f3 q5 |! h! G
13.     return 0;
    
14. }

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: n# K  d" v% ~* x9 M
6 s) V. R: J# v' \. U/ y$ u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：
6 R4 n/ `5 V6 X" X( I3 p% V+ W! N
: F; v1 X, I9 V7 {" D5 P0 x
# k5 X4 x* j, l% i+ H) Y

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 N" ?+ n9 r. F: a2 _
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    + A! K+ Z9 \! R! O, M
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    . r% K  i/ q5 h* ]: G. c9 r
14. }
    
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;
    ! l/ N7 o% B' X, V4 {5 j# z
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # W+ Z/ c6 R+ P6 k
25. }
    
26. }

复制代码

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