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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4 g" O% o/ x5 ^  f! O" q, m+ n

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

& K1 }9 u# A& E) L# Q$ Q  V

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。

- H4 u1 |  F! ]% x* g, B4 |

: b3 }7 P/ a; y& V% g/ 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。

  
  

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
# ?" B4 c( a! k

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. {
   & c8 O# H& `' q7 @! S7 ]2 u
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ x+ i  q! B; b( `% F( w0 }: b
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 r% t( W& w/ K/ m8 l
9.     int ret;
   ( }! D8 w& ]% D1 j$ m8 X
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! x0 L# y" T3 _' M* q- ~
11.         {
    0 w- l" v, R% P, h* Y6 j. r
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 k8 V2 q( l$ v6 {; Y
14.         }
    
15.     int on = 1;
    7 G' T/ D' `9 m9 p- w3 _/ V
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)
    ! ^" x. K2 K: {! @. U9 k# Z( F4 I
22.     {
    . Z0 i9 }6 ^* N3 p1 I: M
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " s  A% K, u) `' [2 U# P5 \: Y
24.             return -1;
    ; z' P: `7 I# o0 U1 h8 v
25.     }
    4 ~) |' y  ^  u/ ~6 u; }: j
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    2 E! E  X0 l. ~0 O3 \: H! u* 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)
   
3. {
   
4. 。。。
     [8 B3 H: }0 c7 |, c* T
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");
   
9.     。。。
   2 L! c, p! N% |$ v% T
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! a, A9 }- i7 I1 J  w& N
11. }
    ' v0 @, h& f0 m3 V9 {& H
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);
   * m& o; R$ M4 s, ~' p0 a
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . P) t) V0 t& K9 L' L
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 x$ u2 ]4 E1 @; l. K% |" 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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 ~8 e7 N% O$ i& i% r
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   
10. ...
    * _: q" n. J- h* a/ X
11.     while(1)
    
12.     {
    1 ]1 ?* _9 d& n3 b8 _( `, [
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) n7 D8 t* x6 a( ]
14. ...
    ; p( J# D" @! J6 L- ^' W
15.     }
    
16. ...
    5 c3 p  ]3 C7 X6 s. }: g
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" \
   9 n5 R- g5 a6 b( N2 ]
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 v1 ?& j/ k) v3 z6 _
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ( y: [) n) E+ H
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 u1 k8 U/ s0 L( n  v
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & P( S, ~3 U; V3 R
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 |- t/ p0 w* ]- }& {# Y8 m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 d6 ?' Y4 A1 n7 P+ G
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) W" b7 x$ i# O, C& t4 f; w4 x; N+ O1 V
15.     {
    0 G  M- X+ k. O2 R+ x9 [% b7 W! L
16.         free(frame);
    , T3 n# D" \( ^* h) `, q
17.         return;
    - i/ o  M/ w) v3 r3 |
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" \
   3 n5 E7 [; v! k. n5 f8 S. L
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)
   1 v3 T7 }+ ]9 D4 w# I
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     O; `2 v* [- {% u- W* a; l) Y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    # s9 _, F! ]; c0 y
11.         printf("sending boundary\n");
    6 p- {% [8 w7 j2 J' f, k3 `, w/ H  a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) |; c$ V; Y: j$ ?' q; ?
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。

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)
   
2. {
   , v0 I" w6 i  R( ~- F% B5 C
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( q$ q# e5 Y6 j- ^: L, i5 l
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   5 ]. @- ]1 ?; n! |0 J3 }/ f
8.     }
   3 k" W; F0 H6 G# Z. \3 Z
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 }) h+ T9 V/ y( P8 _% e( R
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! m6 g* w% x! e$ Z) s" i1 `  R
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 p( r( T/ \: J% [9 D' ~
13.     return 0;
    9 I* T+ r, \; V7 [: S1 N
14. }

复制代码

. W+ ]0 ]: P8 u0 ?& c+ O2 j5 ?! |
7 J+ l( m# p" v1 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：

# I* {( U6 F9 h) m; r

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ S) e6 d: L% j- U+ J1 [" N
8. picture.fin = 0;
   . b- B" U4 b5 U& y+ i) {7 J8 V3 N
9. }
   / V; u* U+ A+ o& N3 d8 ?
10. else
    
11. {
    + i! i6 e8 L( o, Z% x
12. picture.length = fend;
    # p( g! a4 |, I# W9 u
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    + S, g6 W$ X5 K+ z8 p7 A* t8 S
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , w8 N1 p0 O: m# Y  S& P4 _
17. if(sendbytes == -1)
    + w  ]' \/ m0 A4 v- Y( M* T8 @
18. {
    , m/ A4 S% k; j$ a' Z" b: {( V" Q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 e8 k4 W7 L/ w  l. O* r0 u
20. return -1;
    ; z6 m+ w8 g3 j2 l! _
21. }
    
22. else
    " `: i6 f) e. I  h( M" C
23. {
    ) k9 }, T0 u( m) F! E3 X
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

2 F+ U  h- t# g7 u4 R

: f/ G1 r- d/ O  u- A9 r  F  P; c
- V) v. L& Q5 D6 }iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html