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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. G2 I( ?7 |( b) I7 x. I

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

/ m6 l; H% f2 d4 H: N" @" f

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。

  s  s& [2 [; r

2 x' @1 o4 R# T' @3 K7 h7 K

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。

( h4 Y5 K6 |# c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);
   % w9 O# N! ^8 H6 L
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + h# M. T) k7 o  z2 Q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % ?  t0 O; G# s. `( _1 v" s
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);
    
13.             return -1;
    8 @2 _+ d# q7 a. B# h
14.         }
    + T) {/ k0 X7 S
15.     int on = 1;
    / p9 M' A% q2 p& p" Y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    + |! k! R% X/ n* I
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 u) J! \! O* y3 A- a3 z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 N3 i  B0 M% K  X! V3 j
24.             return -1;
    3 I; h) f# L( e  g
25.     }
    ) y) j3 H% {& w2 [) o$ H. M: n! F% v5 O
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 r, I% T; T" c& g/ z
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 }' h' N. i! Q, p1 _, ?1 ~
29.             return -1;
    ) J. Q9 t3 J: ]2 i+ A
30.     }
    
31.     return 0;
    1 u/ p3 y0 R+ ?4 t9 g
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);
   0 p, b$ J) P+ ~) F2 s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   # G0 ?, a; o8 k' e
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " w+ L( B# ?' |
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 }  b& Q1 X* Y/ y, v( J
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);
   $ q1 ^7 {" S& X
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # B( i  @( ^: l2 ^- V2 s
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;
   + W4 H- |# p0 }% e! J
2. pthread_cond_t pct;
   : B" K; T' _5 O2 f, @6 N
3. int main(int argc, char* argv[])
   ; m7 \6 n2 f3 v: p5 o. m
4. {
   . h; y9 ^2 {  y8 b1 g; D  l
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   " x% T6 m3 X; c' d
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; I. u' F" {' s
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);
   ( N( l# [; G+ X: e
10. ...
    
11.     while(1)
    . v0 g) q( F+ L8 n2 T0 H+ O, L
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 R4 D; P( b: q2 ^8 ~$ x1 E
14. ...
    
15.     }
    ( \4 |" X% @, i6 H$ u
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" \
   ) D; g" m2 g8 m  B# j- q' x
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 W* V& @- c" ]! 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"
   % E+ d; E& z8 u
7.     printf("preparing header\n");
   6 V+ I0 h9 c% t& ?  P$ d
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    9 @& R4 |" K. w$ Y8 s1 O$ e" L
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      i6 X3 K) s% `; j; m: f
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 s" W4 z6 ^& m# I5 P
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . g" q2 u; x- @3 s
15.     {
    0 a5 V6 x# p: b. @
16.         free(frame);
    & }. U9 m) c" ~- x7 A
17.         return;
    . L+ q8 f0 Q" r$ e8 M
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   6 C1 M$ ~; e5 \
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & e+ G2 d" C' ?* i
5.         printf("sending intemdiate header\n");
     S: q: z4 r8 x
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " v3 L+ O& r! J! w/ ]
7.             break;
   ) ?9 ^6 y' k4 y( l% p6 t% \
8.         printf("sending frame\n");
     v3 Y' N$ L% G' F  g
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
     ?; b7 b9 H5 `/ [% T$ B, Z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ( c1 |4 h: C8 D) h/ n1 H- F1 j
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # V* H) |$ ~0 g# R" Z5 ]" Y- |
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , [! z. L+ x2 f3 T" ^( v
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。

! Q, X: ~5 ^% }7 R8 J7 }0 _& Q2 M- Q  D; V

' [# B3 W0 W/ y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)
     L6 n+ @$ P1 ]: c
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   # M" G4 n$ ~4 L9 c; \
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % O; r# Y* D$ f1 B2 j/ M
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( l" Z% n4 ]& x+ @
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 U& a) x  v% M5 F+ K3 r
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' l, p. ^/ h, t$ ?: @- v
13.     return 0;
    5 @* [% g: i8 L! q
14. }

复制代码

  Z3 a# Z! D$ l5 r1 K1 g
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：
$ E. b. w+ R4 ?) O! Q4 r7 V

1. while(fend > 0)
   6 K3 z4 q: x# [2 _
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 \" ~+ g6 y+ u! \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; B8 y' D6 U5 I3 C$ q- [
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 I- o# P# f) R4 y' D; [4 B; F3 @" }
6. {
   0 M1 U5 ~& K( p& u5 Q+ h4 m7 Y9 O
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   # [. @6 i) e* P6 x5 L$ I
10. else
    
11. {
    ! G1 C7 r0 B" }: f1 U- S" ]# S: k
12. picture.length = fend;
    9 p1 l& e  i9 C8 m7 E8 u
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! U2 b9 G- ~* C; L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    / A1 I) y& q, X6 o$ v
18. {
    1 }. ^+ M6 `# b* t0 h
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( l5 j7 v) b6 {: G( F  r
20. return -1;
    
21. }
    " j5 f$ V) W( D7 @2 ~6 D, f1 a, p) H5 x
22. else
    
23. {
    / M3 V5 T! Y1 `- g4 N* }( R) S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

) V( S3 k4 _' I

% k" B+ S/ z5 D/ a5 W9 s% R3 `
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html