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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  L9 I! n: a& y) z7 Z$ Q

! u0 D. q9 @: c3 g4 H

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

; [+ f+ b9 y1 {" @

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。

5 ?7 f, K; q4 M4 C

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。

. M5 V% S2 g- }( @6 G6 p( s) D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)
   5 z9 D+ C  G+ `( L
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 V: \' q# w1 F0 _/ h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   / z6 l! j  \1 ]' U
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    " _( f5 B( s% z  U
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' L9 s7 z; \4 w. [
13.             return -1;
    - x3 o0 R/ k$ e3 [1 I
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      Y; V9 o! a9 X; B. v! z# `- f2 b
17.     {
    8 R% O9 k  C# S; z5 c, U- \" q* G
18.         printf("setsockopt error\n");
    , n* ?! F- Z) m" h! @
19.     }
    ! O' _4 J8 }' Y9 J% G2 B
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) q1 N- s* L& [% S6 D9 C
21.     if(ret == -1)
    ; _- }, Z' n  l
22.     {
      G! z; F  p; U4 J; y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ {/ `/ `! ?* E# v) G: j: ?3 t
27.     {
    8 }' M$ t* R; {% n6 w. A
28.             printf("Listen failed!\n");
    + i- _4 ]' B4 E4 t! L! P) P
29.             return -1;
    3 {' V! S8 I4 |! ^, ]
30.     }
    
31.     return 0;
    5 ?4 i1 _. r+ l. M
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. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : [7 R" ?9 }9 |, ]* ~( I
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   , m+ {9 s3 Q& C6 [
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . W- ~- B; z. o% ~- r
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);
   ; J7 A) r, Q2 p$ T; k/ e
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   : z- N- F9 F0 G$ C2 ~- ~
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   & H& d% p5 v( R" X
2. pthread_cond_t pct;
   * Y+ y  I* T" ^% N
3. int main(int argc, char* argv[])
     N) E! _# e$ u& l2 {+ r$ I
4. {
   
5. ...
   * C/ z! _# o: b" |) p
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , K% p* L( w) @) N
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 G- y$ o+ t2 c8 K% t" u* o# X3 d
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);
   $ E& b& N7 S& ~8 I) H. N' n
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    7 r, R. I( u/ f! r: y! Y2 V
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    * Z6 J7 K+ ^5 R& U9 I
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;">
   
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" \
     l/ X5 C9 J' t
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   0 X; e/ g' T' K
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " t1 w8 x+ ]; v% E
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . {& Z2 J' t1 ?# W) p
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 M. p& U9 N5 @) Y) F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ' J5 r% z$ ?# O0 C; n
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" \
   & ?1 y- x- s) `5 |2 ?
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   + }& ^$ ^! T9 _0 X" m/ @/ `
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) L( U- a3 j; b8 q4 K
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 b3 |. x3 Z. J+ v$ v
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) ?: Z, y/ L2 Z2 l1 Y, I' a; I
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   8 u  p" a# F, y# a" E
8.         printf("sending frame\n");
   8 z! g, ^  j. x( M6 X
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    8 y! a# l- Y4 Y3 i3 s& K+ S
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。

4 e. n# n6 B0 y二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# Y4 [* F! l/ n: o* [3 C. c5 Z9 \

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   : G7 C. O, B3 ]  `+ f3 I# U6 u, t0 n1 `* N
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   " i7 r0 G9 G& l+ F- j' f: D
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 w* M2 m; n1 Q4 }- c+ }
7.         return -1;
   6 ?6 e) s, A' A6 H- S4 v% o6 _
8.     }
   * E/ q/ Z: I. [+ R
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 P' V: ~% L% z) @9 k9 N( H
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 m/ Y$ P) y6 G+ r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ \8 }( r/ a4 g  ?  D) t
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

9 |5 V, V/ x' l2 U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：


# C9 T: \9 u$ k! g  S; z& K

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ' d5 x' @6 l1 X5 ?
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 e* ^6 p9 s+ a3 j9 q$ t8 ]' `
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
     v8 e9 C: w' S' [
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     K+ M. x" @/ |4 H# c4 i% ?# Y
8. picture.fin = 0;
   ) a& a  v5 x% T' M4 D3 M$ j
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    , g8 g0 ^2 l) \# F0 o
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    + h0 e3 ^* Q6 V+ e3 b; S" h
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / L' o8 f+ Y& [1 n( L
17. if(sendbytes == -1)
    : ?* ~/ P. p2 v: s: n
18. {
    0 c! i9 T7 a; a; M' \
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 }- n- e- H0 Q. U' o0 {
21. }
    7 F7 G5 |. P7 F$ J
22. else
    5 x+ y9 d; i. ]' a1 \
23. {
    % {9 z7 x, h- j. K  V
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    & U, g! h5 k* m$ ?2 a$ f
26. }

复制代码

% z& f7 F9 @3 _& {; ]8 {
5 z: s. u* ]! I; d3 s& g6 |* }

. `+ o4 Z* L0 |, r. \
( L$ T* ?: E# d4 f( f0 U) F# ~3 ZiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html