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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2 `9 E% Z6 a9 L) s# |! B5 I5 s# \& `

! x+ ~+ x' {: U& ?! m* W* H

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。

( F  \, p6 [) A, d

4 o" z6 i! F; ]2 M

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。

  
  - |  l8 y- O3 ~

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
2 L9 a# B$ X% X! L; M4 p  J& K

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);
   2 G' @2 |- @9 `' r' }1 c* x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   . i: J% w: T* e- K
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ H1 o6 d. \9 \- l
13.             return -1;
    
14.         }
    9 ?* t7 L5 T, m" L. ]. c. ?
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 N. u' Q3 ^8 w7 R7 P$ `
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : E  J0 l& K( }' i5 D! H
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ; y9 I  Q0 w; D# i0 G7 F% y9 q
25.     }
    ' k8 ^! \7 f: c3 D
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * B2 n# n1 X6 k5 T9 P! S' Z( H
27.     {
    # K1 F' k  l+ x& E8 {- l2 n7 r% e7 _
28.             printf("Listen failed!\n");
    2 u7 P3 _$ h8 {
29.             return -1;
    7 |: o# b; ]8 w
30.     }
    $ a9 [$ k# k, d$ D" W$ Q' D( d/ P
31.     return 0;
    ; F% z! L. F$ c/ N9 I7 P
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)
   " F* @5 t1 E9 }1 I% A
3. {
   
4. 。。。
   $ u6 G$ f4 H2 s' D. b5 e
5. while(1)
   ; R% T7 C) g) \5 `; f
6. {
   6 W9 b: U- A* @' ~  q% c: @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ }# ^9 ^2 N7 i4 a5 i" n
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   1 h/ g# e5 }$ d. v7 i* R5 W
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    : b; d9 \) v3 N0 A7 G( X) o6 Y8 }
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);
   & m, l- u( F5 l/ a& x
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   : a. ^8 H" q, T9 R9 I
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( x+ T7 F! A8 S( s3 I3 o" @6 D+ H" L
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 e" b0 L' L( n
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 ~  k4 `; I' V" {, L$ O* T) Y; `
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 ?  k8 n) A0 b
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( b. t5 O/ ]3 _, _$ [6 m
5. ...
   : Q  l/ }% v3 v4 ~& G- S9 A# _
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' u* u/ h) \( ]+ }0 n' V; K: N- ?
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 a" h: x' C! z- `) D2 M
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   . X  c, {/ i/ R# E' i3 C! u4 i+ w
10. ...
    ' a$ c6 ^0 ?5 v2 L9 {
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) G. T$ M  ?0 H  y/ N
14. ...
    4 f0 X6 E; s; C. c4 f
15.     }
    / d+ A4 y% n9 `1 |) R* X$ e
16. ...
    * G. x* S% t6 i" Z
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" \
   + ]. H* `2 ^0 a& B. ~
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   % R5 O1 }6 @8 N0 x% l3 p. s1 v4 |3 m
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / @" t/ G0 h- N! e( k: X
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   4 p. G$ @  \2 b
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! f& Y' q$ H- r' R; _
7.     printf("preparing header\n");
   , f# i! Y% s$ h$ k8 v7 y, ~7 \5 A
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' }" Q# C/ m' S' X6 K, Z% {
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    4 G5 R9 W6 F/ c2 o6 x8 d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 {3 w: z$ J; V" n$ q: G
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   $ x4 s# Y: `% n' j  N% M! U2 {
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 O& u9 h" N. {: H" r( b+ c! e
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   + J7 V6 D2 u, P( U& R& v
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + p$ [0 M! j5 I/ T8 \# e5 U
7.             break;
   * C7 S/ a0 R) j4 f
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   / c9 y7 Y+ ^: v
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

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)
   
2. {
   ' j; ^; x5 w; P9 a, Z) l, A# a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 h7 g4 ]; f4 `% j+ d! c
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   6 @. _* w+ B* e; f0 E" ~' z, V
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % H& \( C) g6 h3 U4 v1 x
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * m2 U! f4 O  C3 p/ y4 G
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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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 g# \' o7 ?1 M. w0 M2 M
5 ^7 R, o' w7 N0 L

1. while(fend > 0)
   
2. {
   # R' F- |) h9 x6 l  v
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( \  S& ?5 X7 P, h8 r1 ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ' n+ x2 Y8 X7 N" D- H+ ]% u# n
11. {
    , a- w2 D% r! O- y
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ! U% c; M. x2 N9 c8 K
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + U4 t3 A9 Z" G' y6 \
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    2 s- e7 W8 ~3 S5 S
26. }

复制代码

0 N) y# |3 j) S( h5 n2 C6 P

- z8 R5 T+ b! \6 G) N
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html