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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0 @3 ]5 }" O& L. F$ Z. U
* ^3 p/ ^  e1 p' S

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

5 ]9 ^# F8 B( S7 B. S6 w( S

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。

/ w4 i: g) t( ?, l

! D/ S2 i7 ]! h% d; u

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. {
   : ^! g8 O( n. Z# d1 E5 G: w
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   9 J5 Z( I7 w. D& p) w; @! S
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   " i" A' G* k- e4 [
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . q* I# k4 O  y6 v4 u5 Y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     W( P4 L; q8 |- O- B9 \
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   - e& A; G* E9 l: N  ^
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , K, w( R# s  }# o; t  w: f- p
11.         {
    + E) n' a- s! t2 B  X
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , K7 I* z( W, u- h" g
13.             return -1;
    % c9 n9 ]9 f: `6 z' F
14.         }
    2 o7 B2 X1 {# [- c6 Z
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : f* m4 @5 |  `2 L  V: `* r4 r) f
17.     {
    / B' S5 k9 u9 m  H
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 L5 u3 W& q! @
19.     }
    1 r  T4 J) s- ^! `% {  S
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 L- [( `& E; r4 I/ Q
21.     if(ret == -1)
    , p% {6 I6 j; e& K( t
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 Q! d, d* x& e5 I, t% q
24.             return -1;
    : C# S: I: s* g; f0 s/ c- z. C5 W
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    % c) N' o+ Z: a) m1 [7 r
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ p0 X( [# Y" r" N* G+ r% [
29.             return -1;
    ; x4 |9 n: h" d3 C& y
30.     }
    : m9 u2 e6 l+ ^) y' K) F
31.     return 0;
    6 |- n; ?( a: w9 o) F
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. {
   & v; z, k7 m& \) ?: Y
4. 。。。
   ' Z# p3 V1 q/ `+ D' g6 x# ]
5. while(1)
   4 U2 M' l  g% B! N
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * R6 ]6 @0 s: T' T# s, o- K* @" y
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) \8 S, N6 U* M* N; e. B
11. }
    $ t6 F7 O6 |; d  }3 V7 @  s
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;
   + i1 p( E# f% L
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     R$ C6 Y4 @; v( c
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;
   $ l/ l  [% o2 u3 n, ~6 H
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % S! r6 z4 l3 Q3 O3 }9 J6 z7 E$ B
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. ...
    ; {, X2 o  |+ M1 O$ \1 {' @) x) Q
11.     while(1)
    
12.     {
    9 V4 O* W+ l: u9 z; N( s
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ) E3 r. J1 y9 ^/ L4 J( |3 O
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ) j$ K0 a0 l0 y$ R) M
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   . G# O8 s: `; w$ _
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' i0 d/ i7 s2 c! d- j
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    + C( E* b) D) P9 I7 _1 y
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    * d* p# C$ d+ W6 }2 s& i
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 N# v% R* ]  l% n+ y) p: @; g2 _
15.     {
    
16.         free(frame);
    % z2 b5 o3 [2 r/ D
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" \
   " c- F  k4 \$ C4 k: b8 H) p
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " d! [9 g% J& O3 v9 h4 ?6 r. p0 s
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 H' I* D' N( I% }% A; ?2 X% b
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) n" A% m, z) B9 o0 R- f) C3 N
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * y, L2 z2 h9 W7 ^
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    + a8 x; P9 K. t! v2 J4 Q: T* p+ D, ?
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 n' X5 J2 M% T4 x3 l
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 t4 k$ z/ H5 y& w) B. Q3 e  H
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>

复制代码

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。

% Y0 @  Q  G: R5 l3 V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. {
   ( ]+ v* C# ?( }" E
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   " F2 e( p; B3 X# l1 V) B  o4 o! e
5.     {
   ) k. }0 c6 F: E) C3 M( }8 V
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , _6 y1 N( E: y4 k% [9 g+ A' ~
7.         return -1;
   
8.     }
   ) U1 B5 f; J7 a, a" j0 R8 c6 q' c  N% ^
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - \/ [8 ~  g$ E' E" O* j
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
      {5 `5 P% t% Z% ^. c8 k
14. }

复制代码

: u; k9 U* H0 J* ?5 f: |7 W
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 g8 c, L8 W9 u2 U8 |1 e$ q
8 ?. p  `8 p5 y

1. while(fend > 0)
   . G# v2 z3 R5 X, E: ^
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 {1 [4 m3 Y7 s* r
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 O" Z: j- }7 n5 p
8. picture.fin = 0;
   3 W7 q$ |2 u7 C. M
9. }
   
10. else
    
11. {
    1 I" q  q9 E& E8 Y! f3 S% c; i
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
      g; h8 q2 e, R, [- h
14. }
    : @6 @  i& l/ H  d1 b- I* B- I" x4 p
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 S4 d0 G; ^7 X. O& X4 Q! W
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    * R) |* X' J" {: n2 G
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 H3 ]; O( X2 S* R9 @6 z
20. return -1;
    - P3 e! H1 X. u  M- g
21. }
    # @& {! E' k. h* _; o) q3 r
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    " q- E3 U. i: J1 z: q+ [6 O% S' P" N
26. }

复制代码

1 j: H$ B: i" z8 x# \$ I, R: `. Y

$ V4 _% d" C0 @4 R
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html