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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: @0 v; z) a% k% P5 j& \

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
4 V/ k, `1 G, M6 X
- }& q* d1 g1 G' z. }# p* M

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。

9 P' v# t& N+ A0 h0 h

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。

  
  9 A/ G# J  N5 O& z- R0 y; n% K

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;
   5 W% v" c# n: P( j" {# i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 A% ?, g* L/ m* o
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   1 ]+ Q$ L* \: K  [6 q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 S2 ?6 H. ]2 c
11.         {
    8 x$ A& j1 n0 M# r" H: x& ~
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & v/ ]% u! z& o" t
13.             return -1;
    ; l; g# P) l3 a3 G6 i7 L
14.         }
    % |/ G( J0 x- S2 I$ Y9 p% r( n
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    6 r: M2 f2 s! T9 D2 p: J" ^
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) C) V! M) @; k1 ~6 p# x
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    0 h$ r- r! t8 t7 h) g. q
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 ?/ N. N0 F9 |' p- s
3. {
   
4. 。。。
   9 p3 b* y. r+ [; E6 v
5. while(1)
   4 N8 r9 S7 H  K6 K! T7 g
6. {
   9 H% j7 a  a, I, u4 i4 i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % I' ~8 s7 }" w' r$ k4 x. A
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   # W! @3 Q" I# w; ?6 R  B
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , \( ]. T& ?! D3 w1 R
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;
   + S8 S+ k+ g. T/ B' H
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . ^( c. F6 p* t
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 w* G, X/ u8 h3 i7 j
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;
   6 X. ]* i: G) I! f5 M
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   * T& w7 {+ D8 S3 V2 I7 r
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % Q  ]9 K6 ^- M! C' J
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   $ Z+ W* V# T; C# ~+ D% \" x$ e; O1 r
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , R9 f4 b( p$ `2 h, |) Y( L8 _
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    / I3 @: G5 G5 p5 `/ s
11.     while(1)
    
12.     {
    5 p8 \' r% T2 p) `- I, J' g/ X- C' X2 @- |
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    % p1 S# P4 K) z/ T
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" \
   2 l7 ]: h8 _7 r9 U+ I: R; [
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! H1 Y6 S: B) \+ n$ L% E5 g: B' k
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"
   ' p* H6 Z: S  {& }
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ) _2 Q& D& h1 T  W: U
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 }* R- X. g) W8 Y* l
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 O! \( v2 R5 [; ]$ W3 Q0 ]6 Y8 f
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      {4 U- [1 L7 Y% o1 U
16.         free(frame);
    & I4 j' R9 v8 n0 j/ K
17.         return;
    ; D4 R4 l: @* q# n
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" \
   / q9 L4 i8 J! s" D- Y: h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " T" _/ i8 O; I$ m
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 H3 U1 @- P) t! @, Z" P
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;
   ( f9 K. \# `  f% |; u! w
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) e& N4 k9 [; j0 e2 Y( N6 i
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; i8 b: ]; l" z8 _6 R/ {9 D4 i; z
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+ N, ^7 O2 x3 }$ i! J/ W$ j( ]

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
5 Y3 [) S* q) S# D3 L, {

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   5 N. R4 n8 D) p; c
2. {
   " p4 F1 x7 A" E
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   * m+ \  j- L. p7 F9 e# y) N2 \) a
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , k1 y) W. A0 o! H  A! D: V7 C9 H
7.         return -1;
   5 W8 g% [% s7 e1 ?6 l& ]9 i- z
8.     }
   ) o) g" c0 o. N
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    + E9 C& G! i& O- f$ p
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

3 N$ h4 b" ?$ O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：
+ {/ h3 @. x9 w9 P3 g
6 X: x% Z& t8 W# V0 P

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( j4 ~1 N% D1 z1 ~' Z& \- M8 x
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   % R" m' y) F! `4 k) M" t, o( G
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   6 ?$ i. ]! F2 |# e: E- P
9. }
   2 r3 p4 F  R6 X7 u5 t
10. else
    6 W3 _1 g0 {& I) |6 [+ O& ]
11. {
    . B- M4 X3 n- z
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % _4 O5 S  w. K! q: G
14. }
    9 e  p2 P. [- }. F. M1 E8 k
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( E* x: F: ~8 E6 T  F- j* G+ w
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ( v; p! q8 ^' A/ V/ g$ ?5 l
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 g- O8 C5 A! v
20. return -1;
    ) n( n$ k! j, ]2 |& w+ {
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 ?# J, b+ L* ~( ]
25. }
    
26. }

复制代码

6 e0 b# A$ e6 R8 I6 k# ^
2 p" @0 W% G# e) v  g6 q$ ?- M* v

9 a* C3 l. ^. i/ ~- q* A& x: H- t- Z+ u( y" kiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html