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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8 S' L- E+ b% w

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。

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。

/ t* G6 U  Y: a: t8 Z' R一、HTTP网页服务器
$ U9 D3 c$ t% N( ~$ ]

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)
   + d& ~6 I$ \* r  ?
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " B8 W0 C' r) y  ~* }  {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 ^# t/ R0 N- ^
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     |" Q  n8 G8 K2 a
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 e7 _+ P& z# Y3 L8 j5 c
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # f1 x  Z9 x( L0 U3 _$ F& A
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - |  E0 S! J& j, v* J+ {8 C1 S/ j
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    2 s8 M) b! E5 e  g  t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ; Q1 C3 B+ q4 I- N& E# f: `8 ?
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / j8 R6 z+ E, U6 E
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % k( J# e! A& t
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 i& Y) [0 |; V3 }% h5 \, i5 d  T0 k
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   6 y# z& w- J  N  r* G
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     L3 K0 f" U" S+ Z" \; S5 I
3. {
   
4. 。。。
   8 e  F1 U+ u8 q0 ]+ ?6 t" `" V# ^! z
5. while(1)
   + ^8 d  @; Q, v2 X# F: F
6. {
   / Z8 o. P/ e  {9 `7 J& z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - q; k8 A' @& t+ m$ _1 l
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   9 d% j; ?: d: t* P5 A0 _6 W8 O: k
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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;
   . U) b2 y3 X5 w9 ]7 ~' W
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 V5 f2 w' `& S) A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   * X+ O4 @+ v+ B/ 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[])
   ( x% d$ F3 U: P0 _6 `4 }4 l# g7 q6 o
4. {
   ! q- r+ [6 p2 k
5. ...
   ; Q! ]! Y% w! X7 x6 K
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 q; w8 @+ e( S- j6 w, l$ `' J
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; p/ J' N) J3 Y
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   2 s% U  r7 p% H: X2 i5 J
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ! @! S* s% j" X$ [  Z6 j9 L
11.     while(1)
    3 Z; a6 h: h# i9 [$ Q  P* F9 `2 n7 z
12.     {
    4 V- ^  e0 @) g. v8 @
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; p+ L# j+ t+ T9 b% C0 V
14. ...
    
15.     }
    5 j7 S, C: Q' L' G% d0 {& \& q
16. ...
    5 a( W4 a% j& h. _: p, R+ L
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;">
   * A1 ]" ~+ [) h+ p
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 G5 i4 X) `, w" Q$ `  R2 \
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"
   $ B3 ^* Z4 G9 z1 [2 q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
     |3 y6 }$ h& c4 x
7.     printf("preparing header\n");
   & P& x% b7 S5 C6 G$ _7 U
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 S6 U: C8 p+ d9 l6 y; W. u
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 d. |- G; y( `7 c. }2 F
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " Z" \. P( {( B4 a2 d5 }' _1 K: S
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    9 c; |5 N" h, j7 n& L; g( g
17.         return;
    8 M3 }7 E* N( |+ E7 D3 ]4 A
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" \
   8 `; d1 u0 @3 @8 c2 V& L5 `
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / _9 X1 L# K8 K1 n
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 {2 a9 ~/ F' Q( Z( ?9 G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ' g/ U" i4 }! U7 ?1 v9 M
10.             break;
    6 B$ l+ @" L& r) Q" r
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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。

1 w% D6 h9 z& X% v6 K

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# r+ O! _6 ?' t4 R! z$ W

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
     o8 K) ]; I4 i" `
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   9 L3 Q4 E: X: w7 O
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   0 k' q0 L. j$ ~; d* z$ v/ [
8.     }
   : l# s( W4 B9 f. M+ P
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 V) l5 S! N1 W1 _, p
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! w( e2 F9 Z! s/ S4 F* B
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 W4 Z3 t6 F! L5 K3 `
13.     return 0;
    
14. }

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8 ?1 R0 Y& w& s% E1 j- o) \7 s
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：
2 ?# P  O, s6 j1 ~9 x& v

) a3 M; X0 q3 |: b

1. while(fend > 0)
   . `2 F* j/ L- T+ @; Y/ y3 _
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - z* `+ @& X; b6 ?! s7 j! w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ' _, _% M3 j* s( t9 C" ?1 Y, _
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( v$ z8 B6 M( ?2 J3 |( r9 G4 e
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    8 }( b/ B: t! t2 q+ p# F0 i6 l
11. {
    
12. picture.length = fend;
    9 P: _9 W3 `1 p
13. picture.fin = 1;
    $ J4 I1 x* `% ~+ K
14. }
    ; q% f% v: d4 @+ I
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 r, z# z; S* i, L) t
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ; g# P3 ^# ]6 ?( w# F, ~% d
18. {
    ) }: p# @6 j0 [$ R4 M
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 f" }- Q" s3 {6 o3 n. Y  |' ?8 q
21. }
    + b- h4 B, P$ s$ ?: D2 _. k
22. else
    
23. {
    5 u* a+ y# u/ H: S: K; W5 ^/ x6 R
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; ?) Y( l! o/ _, V
25. }
    4 u* r+ v/ f4 k+ D
26. }

复制代码

  g% F  F* @5 J6 P

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