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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6 u5 q$ a  {7 ^) P; |7 ]

. Y* @7 J% s  w6 E! c

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。

4 d- D9 W) \: g: t3 u! L

- E: U4 {8 Y& @, _( ?

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。

  
  & m6 J6 U( o! g& w

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。

$ s. o. v% j% ~) m9 O6 F8 i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)
   9 W! T7 t9 W: ^, {# u. `, Z" ]& Z
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # ], |: Y: {6 i7 E+ O7 y
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 j, f  Z( `$ @) {8 H' _
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / P  q; ]$ v2 [7 m
9.     int ret;
   & N' c3 V9 F$ n3 v- x/ L# V- ^
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;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    3 R) }% F% G4 ]/ P/ v- V! n0 W
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 ?, r9 V+ @1 q! J/ {$ _" E  l9 m
18.         printf("setsockopt error\n");
    " M" K. m4 c1 F/ o) L
19.     }
    - |% T6 @; e$ A; b: n
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + J, K  E8 L9 i6 q( W: i9 l& w
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    $ r2 d. s5 S6 Q
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    4 D; S1 W/ J. ]3 m6 o& c
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 G0 t1 E" v* j, ]
29.             return -1;
    
30.     }
    : a- E9 D: f9 W* e9 R2 R
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)
   & ^' N7 z; q+ \
3. {
   ) @/ v" h; i& a( p; N
4. 。。。
   - Q  ?. l( H0 p  g; O& ?
5. while(1)
   
6. {
   / U' ?5 w/ [2 I1 N* b
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ) l0 q1 N' I" t3 K' |
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 C# N4 ]* O4 \7 d- p2 \
11. }
    
12. 。。。
    6 R4 D: T  Y7 v" I# T
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;
   0 U* ?$ v9 G1 o
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   / J" {9 M' J$ X3 T* m: |& M" _$ Y2 ^! s
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. int main(int argc, char* argv[])
   # N8 E5 M6 y2 o" j: Y" l
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ( m, [/ w2 \% K1 R( |+ Y( Y# c( i
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 m8 a6 @; a' Y4 j2 a
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - n. S" a+ O, b1 g, M0 k
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ! ]. P0 r$ L" W- q
10. ...
    
11.     while(1)
    0 L' V$ V5 }* M) q+ L- q- p
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * q* n- q4 B6 X- o* l9 c$ [
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    % U3 l  X% Q+ v! [; c3 }# Y+ H
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.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   + Y' S% x$ M: Y, N& x" @: j7 Q
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"
   , _3 D0 `* E3 d$ n9 T4 q7 W
7.     printf("preparing header\n");
   2 Y/ k# [9 h+ p2 a) O" h0 I
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   0 |8 Y9 E4 r2 i( B3 K
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 m2 A1 B. \( }* T7 _
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - U! ]) ?9 N" d7 [; R, e, o
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " Z% c( d; P" n3 o3 P
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 h. K9 s8 l2 l; i
15.     {
    
16.         free(frame);
    / ?+ Y+ y. h6 ~& J! P( C* B7 f2 y
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" \
   " p7 A. j+ Y( [+ ~- Z6 {# E' H
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 J  c3 @) Z( @
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   0 d$ l' _" N$ z' Q& Z) `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ( X8 i& p7 ^/ u) x9 e5 B* M; u$ ?
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) D; S: y: @; {# Q2 }6 y
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , ?" K3 v% m& U/ d! g+ F+ 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。

& Q, k4 t6 T0 j4 _7 d

' t  q8 L$ `5 o) u3 I/ V. \二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! r7 X- T$ x* O# J! I

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; e7 G1 k* Z0 _; R3 ~- a. Y0 w
4.     if(*socket_found == (~0))
   8 C; w+ R6 Y7 v# @$ ~7 |
5.     {
   ! W2 M7 S" {/ {( K) C$ `
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 k3 r; a' e/ O/ o& p7 D' n3 W: W
7.         return -1;
   ) j% t/ a5 `2 Z' [7 s
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
      k* w6 ]0 \- |! X" F" _! @+ w/ J
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & C/ s3 Q& K$ f$ P
14. }

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) o3 N& m: s- ]* Z0 l7 }
' L" n( C) S3 c# q6 x' 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：

1. while(fend > 0)
   8 f1 q* o: I. Q: X' n7 J
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 ~$ l) H+ G9 a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # K, w$ J: L. f
6. {
   + x$ l0 u1 Z2 J  ^- H
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . |: _/ o* v1 f1 Y- O
8. picture.fin = 0;
   7 A, c4 U, O' O2 f! W$ V
9. }
   , P$ A0 j# |/ G6 [6 u/ C9 S0 @
10. else
    & ^& E6 R- p3 R0 h. k0 d' ]4 \! b, ~
11. {
    + N# S0 F2 k0 m0 t1 C6 _
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - G; o4 k  T' I3 A
14. }
    ) J8 h7 X! j! _0 y$ z0 x) I, G6 N
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)
    
18. {
    # c, c$ M1 d; g8 i
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # {* Z; g1 }  _% v7 [$ V3 ~& z
20. return -1;
    4 S( f5 }; r+ f/ f) Q9 x
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % z) ]8 V) H/ ^3 c& S5 u
25. }
    
26. }

复制代码

, U5 @! @% {+ p
4 B3 y# j4 ~$ C) c6 |9 r

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html