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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! a! V; B! ?' k( t7 k1 h

1 a( O3 s# t* f6 A

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。

7 }0 p2 V+ x5 P3 i5 z

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)
   , d. B! M( N0 e: y
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 ?6 }# m4 H; t* h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   - Y4 R$ z' M! S) z: q- N/ J$ O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 [( l: U, K( @" g" Y' ]
9.     int ret;
   3 d1 V# G# b$ v- n) E6 ]
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 l( y% i' Q  ~! s
11.         {
    4 i8 j9 @# H2 U" R& j. Z& P
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ; g8 T5 U3 \, [) [6 W
14.         }
    - I3 o5 J& M/ C: J1 S
15.     int on = 1;
    # w# ]5 x( T. t. @" i0 ?
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( H3 a1 N' R5 C
17.     {
    / c9 D3 y6 V0 @! M
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' U9 p" l6 c9 R' X& ~/ @9 }+ G4 k& u% m
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    6 T, I+ c9 B* i( M8 k8 y: G
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 m+ o/ Q* X+ R; }1 r$ p3 @
24.             return -1;
    / D9 c- B. h+ }  m4 r  W
25.     }
    + M# z  w! C  Z
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ' {$ D+ V! i0 k! O* [
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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)
   + B: u2 F3 L5 d% I' O' y
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ; l7 C6 Y% e/ P. b, y, R) w
6. {
   : D; Q1 @0 v, O/ d! F  ]1 A
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % f9 t. p1 b; T8 y  ]4 U
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # m+ C1 g( W7 B
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; P% S/ D2 [0 `- ?
11. }
    ) w# G7 c" R3 f) R
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);
   + Q8 ?. Y( y/ t. @$ Y# H
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   1 E% d+ c7 j, B9 v4 I3 Y
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : ?' k$ C5 o' e, @5 R9 ?7 H  R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 L1 v: c/ |3 b. l
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + I" o3 r' d* s' N3 P: K' Z3 m
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;
   ! y% l- u  h' L0 w( R% f
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ' H) q: m" K/ P2 [
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 C5 E4 j! d$ Y" T5 A/ t
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . c) Z' a7 B6 i" \- `1 @
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ; ?+ \8 J+ n4 I4 S* F
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;">
   9 h: r9 E# c+ q" n1 k# ?
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" \
   * j$ T* j1 O0 B# H! v
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   / ]# z: }+ Z4 `1 ]
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"
   + L2 p* j0 O. i$ F- ?
7.     printf("preparing header\n");
   4 O5 o! A  q6 I+ s, @' k
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' _& c- y2 `$ ]' I, A0 j0 C
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    3 b% \* w& p' H  }# R4 _4 u
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 G1 k1 p% A. T" V
12.             "\r\n" \
    8 q4 u4 Q* Q9 t: d. |
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) l& y' o/ p. K2 o4 J2 Y# D2 Y5 I- X- ]
16.         free(frame);
    & Q9 i  |9 |3 {
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" \
   8 k  y, m0 e. e# K7 p' i. \
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   . G0 c$ R$ P% e# @3 ]# i
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + i3 w4 s& ^" q# u' b: o
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , R3 ]" c; Y; C, r6 M0 X
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - ~% `5 F# t. f7 E1 {
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。

: K2 s" q" \; _7 m/ Q' D; \  A% p

0 @! k) P0 U4 @* |' Q8 T0 h, t二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 N, A1 Z+ f3 L& ~& t7 O7 F

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   0 ^" _) ~; |+ [3 _  s, o( n
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! Q/ t4 d: \0 d: j' Y
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   % P) B; X' n5 s3 C, C3 f
8.     }
   2 s3 P3 H( b4 Y5 }) u& }9 S7 d
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , @: @7 v) L: f  P" U9 y+ i3 j; I" j' N
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * J8 ~* Z) j$ D  z  S7 T$ s
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / R2 a1 F4 G0 O5 o/ y
13.     return 0;
    
14. }

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, a3 \3 n& w4 B# O  F# n. {
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：


" ^$ H( v' R& ?% L, M8 f

1. while(fend > 0)
   & P7 B, V( [7 f4 S. c/ J
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & U! B6 m+ n. h
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   % v6 A1 V, z- W# C3 d* `
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * X2 ?; K1 N) {8 q3 q; z5 \3 s% P3 ]( A
6. {
   4 [$ G3 I" i: l: L0 K! k
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   5 [0 t' q" G/ Z. w+ T. V1 F. t
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    + d/ ~/ S* F4 n3 N' A$ l1 R5 H+ f; b
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : n4 t3 n6 ^: ^
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : U7 V% J1 f+ e. s
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    : `3 r; R% ?! J  c3 e( g4 b
21. }
    
22. else
    $ E( }  u; }; L* q8 X* p
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    2 b+ g' V/ a$ e0 r. l$ \& V8 S
26. }

复制代码

0 o  ?' u$ V. b
1 S" I; Q! [' a9 G) N! f3 A

; a4 Z  y& i5 J% [9 ?
6 o6 z, V9 J5 K! D5 giMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html