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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) Q- B/ R" K) v
3 x2 W# k  @; v; p6 H1 ~& B3 B' i5 V

0 C0 b( V5 \$ h4 W

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
# |( V( P) I* p
0 R  N3 _# _6 ~. k. I- S8 H

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 L2 Y& w* _% l2 i, V

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
  K, X& x3 S5 n) r/ U; @9 I  K; J

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;
   + r5 s" k3 U+ @6 J& i
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . R: r2 A$ K( o; h& B
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    0 }4 r9 g' Q  p8 Z- Z2 K
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 ]0 W/ v3 I- N5 H' Y
13.             return -1;
    ' Q0 C$ Y, h7 s; l; n
14.         }
    ! Z4 ~* G9 B8 |1 `0 E3 {, ~
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " t" {3 B- u! D+ `
17.     {
    ) d$ H: _2 R' E( d+ R$ o% k
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 ^/ e) P: C5 T4 U# W& ~
19.     }
    9 F' z& c' W- L
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( w9 a& q- V- u
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    / O! A+ k5 g& }; U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
      n, K, Y) y- E* k3 _! ]
25.     }
    / r: Z& w- M5 D- `0 n0 M7 l8 g
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    6 _; j" W) z0 ^' r5 z( v
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 S  q8 N9 x7 T
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   / c! r. H3 v! e5 z4 t  t1 f- }
3. {
   / A" b+ Y# v4 y3 `
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ( u7 Z+ i2 b1 m0 S2 w/ x' Z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   7 \3 G7 C( Z" O! D5 S- g# _$ Y1 }
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    / f$ B) `, V' E- u& t2 D" i! Q
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;
   ! H- Z/ J* Y# h, t) J
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 W  N% s' z* d' t
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - F& i& X% T9 I  i% k; ?
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;
   4 m, v/ g+ r, D: l: x/ `
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   % |$ z7 K$ q9 t: H9 @8 U3 `/ B, g. O
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   / o) s- ^2 u. o- n/ V3 _7 d
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   8 ?6 n/ c  d7 l
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   5 L; u" y0 O* w9 f6 r( E/ L- t
10. ...
    4 n; p  S, b/ X+ q6 K% ^
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . `; E, F0 J  o7 \$ ^  {, @1 c
14. ...
    $ s7 c( X5 L5 C  u
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;">
   $ U6 O  k9 J( d) Z& @
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 J2 J" v/ J$ ]
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"
   * Z) P# P% |; C9 I4 {
7.     printf("preparing header\n");
   - q4 v% z( N9 S; u1 H0 j6 e
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 Z( o. d6 R. P8 p4 S* c  m! {
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   4 Z# ~: _! N, n# s; U
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 y! h/ Y  h: n3 g+ d( W
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    7 |+ B9 @& @7 s
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" \
   ( z$ w! A9 W! @8 m
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ Y' F9 H# D% Q  v; D' N& ~8 o
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)
   
7.             break;
   . L+ A: G( `" V5 J9 v6 m
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    9 C  `% U1 o! w% ~  l& B% u( Z
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 G$ ^; L3 V1 f! U
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; i5 x' n' q1 o' b; A3 X
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。

: b2 t7 G( k4 y+ n: s) n

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)
   ; }  y  D' _2 Q; l
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - {, w  D5 Y8 B# E6 P9 q
4.     if(*socket_found == (~0))
   . s9 `( t7 E7 G! w+ H! z
5.     {
   & p7 s" ~, i* l
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - X( h, a0 K8 t9 D2 x) K/ n' q
7.         return -1;
   
8.     }
   7 V- r. g4 }9 H0 [5 M
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' a2 U9 z4 {: s2 c4 W% X8 {
13.     return 0;
    7 ?  i* `" M7 p3 t) j* r  x
14. }

复制代码

3 J0 I& t+ @# l4 J  l
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：
% X4 w4 w, V$ M5 J, r

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ) M* e8 p$ `+ N. Z% l3 \
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     ]- A+ u) d  {6 G3 b0 H
6. {
   2 {/ L" C, r% H7 L( s- P. c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   " }7 b7 {) E' c2 o
10. else
    
11. {
    + ~7 V9 B4 l, {0 `2 ~% d, p
12. picture.length = fend;
    0 G5 O6 ?' q6 \) p
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! w. Z  A, O/ B# v9 m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 {  I  {% M+ h# @# }  M( I+ n
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    & \( _. r2 t0 y5 ?3 O+ d
18. {
    $ E- g, O+ a, ]& j! q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - R4 E5 e, Y; v0 m+ V$ Z7 _! e* Y
21. }
    % C6 E. g3 g2 J2 p% O
22. else
    . l% R; S+ t6 w# s( m
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

4 `0 ^! y& Y  d3 a: ?  V
+ G% \% J+ N& E, m7 X0 Z  s

$ ?, ^: R6 z( m+ V/ K" ^- q
  M4 W0 ]4 W2 n' V: {: YiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html