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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; f% S' o. O2 Q* k) U- b% E

9 R" i; {1 C2 P3 |6 [6 P: 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
$ Z6 J# u. `; x9 j# W4 s/ Z8 a
2 F4 e/ V! a7 z5 ^% h: r

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。

) W+ @  P7 K8 ?; {6 A6 N

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

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;
   " F1 w  G6 P' ^- x
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , h9 T. j% M$ J0 ^% I  |7 P1 v7 f5 z
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 C1 v/ _- h" ^* L4 l# }
9.     int ret;
   / W( C- \: I: \9 r, t8 u/ F
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    / O. x) c& _: c( F; K: T8 x# k
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / O9 o9 z+ F& N
13.             return -1;
    
14.         }
    / c0 j# ?, Y7 C5 t* A5 c, }
15.     int on = 1;
    ( H0 [3 S0 K7 O3 `' \) Q: V# d
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 s/ W2 N  e: y# x" T) z, p3 L' l
17.     {
    / W( X6 V% S1 W8 T- I
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! N3 y, ]. W& V, r* J( N3 |
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 t7 o+ u9 O/ \2 u5 a
24.             return -1;
    & r0 b* ]  g4 R7 y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    , G& r, k' T3 p' W' v5 {0 ^
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 A4 P0 ]2 b: ?6 r
29.             return -1;
    + D, @8 _: W$ M+ T% \
30.     }
    
31.     return 0;
    ( Q7 X6 N: e- k* q/ p* U5 c
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);
   + U' i3 v! Y" g. u! O' I, [, a2 N
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ! z+ n& H9 \6 I
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   , A% ]/ o' Q$ u; F; W
6. {
   0 f# Z% N! Y+ v3 g
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / s+ M5 Y% g1 U' y3 w
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   6 W2 n# o+ F: K4 T, t2 N6 M1 N; H
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 R: t7 C5 _) B, g- t
11. }
    ; C7 |2 Z4 Q, f" n$ G/ T9 ]
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);
   8 S! ?6 H; f% U  d) F, m
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   9 L; e2 x% l( j
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' S  ^7 G7 C, D; ]
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . P3 r( X  r8 ]& {) z2 Q) G
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . w0 E& P" p2 T" D
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[])
   " g  {, c" a  c
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' Z) b2 x" n8 z* `1 m- s
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 Q- I3 C; i! }1 J# Y
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , z" k+ o$ m+ ^% }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   * c2 I8 x; ]- g" I
10. ...
    8 s" F9 K' h) W9 H# \/ q: {" |* ~) T
11.     while(1)
    . ~! N4 h/ V. ^1 s( m" r" y
12.     {
    * b6 V. c3 E2 G8 U) t& E
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # J) W6 B. O4 z) D6 w( F2 i" c- h
14. ...
    
15.     }
    # S5 Y; T! \* U9 E! \( D/ \( M/ N9 @
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;">
   9 h  s" A: \3 k' y6 i
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" \
   7 o2 g) q/ `" Z1 ?
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" \
   / z3 T& [8 T3 M" Q, p( J  k/ Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , R( B5 G( i. p& j6 q, {' @
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   5 z1 D, p0 O# A( Z
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    . f( ?( a  f% d/ Z0 B# L7 s
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . m- O0 c/ G* l
12.             "\r\n" \
    $ N; `% W% P1 @" J* n: Q  W2 \- o
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
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" \
   # z. l* t$ w! N
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)
   ) v% ?- X- P7 L+ r; l- J
7.             break;
   2 [8 n* ?& j6 B/ j6 `$ L
8.         printf("sending frame\n");
   ; g7 l( S( B0 N: a: x+ d+ I0 W, o2 Z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 d/ {1 y# ], U$ F- w
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " t/ I$ G0 ^0 t+ J: w, 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。

# p$ U" T* x3 L/ G9 m* r9 E9 w4 p

' P+ C0 A3 R" K- u0 L$ R9 ~. I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)
     V* X" Y  O6 U" i) T! q
2. {
   4 s$ f1 U4 m, r, u% s: U+ Y/ S8 V
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & q' B3 H, z2 H
4.     if(*socket_found == (~0))
   ( E6 K) J8 `2 P7 b7 O
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   1 s% \" j! r" C# F* v6 y6 L2 f
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - g/ ?% R( j" }' o9 a  F) `
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 ^. y% k3 C2 q# y# `4 {; d- E* j
13.     return 0;
    0 T, A  G4 a5 Z! @) C- E1 U
14. }

复制代码

8 F/ e2 R; e$ e( d4 l8 ?
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：
% n3 ]* O) Q) ]2 T+ v) e

4 d* S  `. D  n2 w, I- W

1. while(fend > 0)
   / v( @2 g1 I) s% Q2 f( n, W
2. {
   ! D3 B" c1 ~6 _! O) I
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! g8 R. Y2 Q" [8 Q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   7 z- {9 K1 Q: ?- B# F
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) ]3 c+ h1 c, P# j* N! T3 G9 ]
8. picture.fin = 0;
   6 q+ p6 y0 a* o% G8 ]2 f
9. }
   9 v. n3 |+ \7 P( U; g7 |1 I
10. else
    4 G( T- d5 K+ Z$ }9 _& K4 k
11. {
    0 B1 l8 ^% ~  n& h6 V* K
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * ]: \' x: A: x- [
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ) P" a5 p/ I8 j# A2 c8 \3 `- ^
21. }
    1 A3 Z6 K% B* n7 K9 D
22. else
    
23. {
    ( R  X* ?& p' z- ~
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

7 U* l- g8 \% c1 Y

* [3 h: C$ p1 g0 m
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html