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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- p+ M" O) t" C2 t' Y, ^( T( K

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

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。

! r# \  M: O- w. R7 j3 \

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。

一、HTTP网页服务器

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));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 I% L  w: P' V9 v
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   - g' @, u+ a" r( D
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ) X9 F1 e- I/ I! {
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
      f+ F9 e, z3 }8 s3 N3 q
14.         }
    1 P& M/ w4 p; n5 Y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # G; n5 H% N. d; r9 W+ ^
17.     {
    # B- `* j2 l6 G& k/ {. D) X/ L
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ H$ X; G, S6 r( T( D* D9 @! r- [
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ V- T9 _8 D$ |  Y5 q$ J
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ( j  c& _- i# x" F( p5 T1 d+ I
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    2 U% W5 j& D1 ]* A4 y' E* L
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)
   2 @8 W  B9 c/ o  C! @; W
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   & b9 a: o1 n  p- |5 ~
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   1 _8 H! B9 t, R
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    % w( n( F3 P& W' C2 l
12. 。。。
    9 n5 g' I9 V& s+ d
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;
   " c% l6 [$ l% q. ]: u5 [9 G1 R, j, D
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 d; `  `! a# Q4 F6 H6 b( a
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 q" S- `% \" x% f5 d
4. {
   8 t9 [6 f* s. W+ Z  ~
5. ...
   : K1 O5 {" m; M8 j' Y1 I6 D% m
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , I& J8 I/ n- N8 q/ w- S0 y
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   # N4 J) [2 N8 X) g) A
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 j9 D9 R" b$ v9 U
10. ...
    $ f% [* ]- A' \4 O8 K1 k
11.     while(1)
    4 @! B! _$ v2 l7 e  S
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - z# `5 _0 E8 P
14. ...
    ' I6 e. u( V7 e) c/ R" B
15.     }
    
16. ...
    + P6 C" {/ B- `4 d3 ?; d) }- l
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;">
   8 X+ E. F% |$ ?7 o( ?. G: @
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" \
   2 ?! ?! }& e7 J0 u
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   9 H. E( `3 n  a
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   , U7 H, d6 O* q8 g+ Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( X7 W/ R2 f- h$ R9 R% }3 _
7.     printf("preparing header\n");
   8 N# l3 Q& q7 u' @" [5 L
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    $ N2 N6 G0 A6 l! f, o
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    2 k( L  T4 N- n% m, |4 T% `/ B
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 e" f- J+ |* P  f
15.     {
    8 o0 k7 \5 d  _0 |, M) w  i
16.         free(frame);
    
17.         return;
      m# _# q+ v; N* P7 V& f4 }+ J5 K8 E
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" \
   7 c7 V$ {8 W+ W) o6 ~. m4 }- d
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   # `4 b6 g0 W5 i8 \5 l. c+ E
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / M" V( `% j( R2 z- P0 h
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 v' J# I" p! ]
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' y( t" f  O+ G  {  P5 O
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   : q0 A( b) N  }1 `; v
8.         printf("sending frame\n");
   $ `+ u5 K" u1 f( ]
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 Y/ s& s0 z% j
10.             break;
    # C) j% y/ |( x# Z. X2 h5 J( v
11.         printf("sending boundary\n");
    , g5 v! E9 t7 u$ |: i
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # g  ^, K- _. Q* ^8 E/ _
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。

  T5 K- ~- a0 \& h, d

3 x/ U% D4 w9 D二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" x+ D7 U9 C; Z, d

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.     {
   % ]9 y0 b8 D  ?: k" T
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 ?% G4 Z6 |5 q- D! c& @
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' I; t3 k* o7 V; N
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    * q& P  y8 \4 U9 q1 F
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

8 H4 ^& {- h( _$ R- C
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：

( s, \0 O2 V- ~3 Y* f9 z' z: Q/ U8 k
  [% J4 D* p/ P$ _3 D0 M( M

1. while(fend > 0)
   $ q! e8 n" g- J" [! ^
2. {
   9 v% r' W3 f4 P: W
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 O! Z; ]' X/ Y  z+ m! n
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 ]4 o/ `. @8 W8 B) O& M0 A4 w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   0 D& d  Q; \: k' o
9. }
   0 _: e3 Q0 a4 P
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ; V! ~+ e, X8 H2 M* O
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 }1 K* t8 b' n8 U
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 T. n& |$ u4 u; m$ N
17. if(sendbytes == -1)
    $ R1 O+ L0 _3 R$ |  P
18. {
    & H, D1 _% L/ X" t6 ~8 c
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    7 d- W/ |/ X5 U; t' }3 C$ Z
21. }
    
22. else
    ; ?. ^( _4 e3 u" |  A& a" U- W
23. {
    " \# f) D7 r" ^/ B; N5 a. s8 N2 b
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 b  x7 [" x9 ?2 k2 ?6 u
25. }
    0 v- ~% i: O/ R. d! }
26. }

复制代码

4 a6 r' d& r( }( ~! f

4 B$ a8 _) I7 `. C9 D0 piMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html