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 N- _" G# \7 ?# W; M& L

5 \7 P7 M  Q# n# |# F, @7 _

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

( x" h1 p6 L  s# a- h- C

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。

+ w5 ^( W! K$ P/ p0 ], X! y3 G

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。

  
  4 l" X! Z; i- q* J# c

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
- l" _7 @$ v4 g! U! {* F0 f: Q

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)
   4 p) m  P5 u, }6 O' r  U. S$ F
2. {
   + l+ `0 o& s/ L' Y. @
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' v' f2 m3 Z" \( F' R
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   / N! D. X  i, |; r- Z- t
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; z2 D) u( b; u! h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 ?1 F9 w% v$ H' h
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    1 g# I) e9 U6 K
14.         }
    3 J* U% @9 G1 _3 s
15.     int on = 1;
    6 i( t, b$ ^- y7 L& l  i
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / V9 @' j+ \! L3 s1 I! v
18.         printf("setsockopt error\n");
    " N/ G0 y' I5 o! w/ A5 m% R% O
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 I7 Z- w$ \3 h1 ^
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 G! G. p8 p/ r' E, x# `
27.     {
    6 u( o  X1 k0 M. S
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 R& R# @+ ^0 K0 y5 R
29.             return -1;
      Q6 H" Q8 v# C& c7 N' \( N$ P1 l7 F
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   % h0 ~; o2 [1 V
5. while(1)
   1 L  |8 ^' w0 J  A# ?, L
6. {
   + N8 W6 o, ]' j8 ]* d
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   5 m% `: T5 P2 ~+ I7 ]/ }
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   , v3 V8 H0 [, [; H" ~) d
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    3 ?* P- [2 A/ K' \4 |
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   , A" B* k% a% s, F- G1 Y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 ~) ?3 G' X: L5 N
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & w0 p& ^4 D  R* j  y+ N* e
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' v9 p1 \: D3 x4 j) Z
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   9 t% L$ w) s0 j$ h
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   2 m& ]) x5 O7 ?6 Z+ j# R; m
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    . z; H. o# ?" M- ^2 b8 E* c
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    4 M3 d8 {1 q  e5 M4 H0 K* r
15.     }
    % `+ J7 L: \5 Y1 L  V. {
16. ...
      t" T3 B8 `1 C1 }' a9 ^5 M& V9 R
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;">
   0 B2 e5 [1 r; N
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" \
   , o; ~7 Q. P) H4 p7 {$ w/ a7 R, W" @
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" \
   7 r/ V$ T( K  o9 ~1 E. i/ C$ ]
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   & e* J+ `, Z  W8 |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # D) j$ o. a! ?" C
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & {0 d/ C& {' n9 G
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    7 X0 E* y0 Q+ w
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      O6 Z9 S, X! V5 t; w) D$ N" U" f; j5 i
15.     {
    / x# _! |* J6 o5 x
16.         free(frame);
    ! w# V3 i4 Q/ E
17.         return;
    ) p1 e+ ]9 o0 |4 L9 _4 G
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   - L0 t7 i7 \) T, t* D+ d
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * U4 \" v$ U$ T7 w; q& }0 B
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ) m! j. f1 c. h1 U* c4 k
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ( _# n2 F; l$ ^
11.         printf("sending boundary\n");
    3 }+ c8 A- a3 t. M7 J: T
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 E" T! g5 k" y
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。

. f% E' o: ~# s+ k% V  e3 P: r

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! ^# b3 i) G' d2 g8 s3 l/ e3 O
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     H6 q% n; o- J( o# K  ~" \3 J- G
7.         return -1;
   
8.     }
   5 n2 M  R+ b8 u9 ?
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / ]9 K. [' B& F8 y1 S, m) |
11.     addr->sin_port = htons(port);
    7 d* u( @; j, A1 Q( M: ~* n
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; C! E+ D8 I1 v' S5 D: G# i$ J
13.     return 0;
    ( m% c  e5 @4 [9 }' V* L6 X! H
14. }

复制代码

3 p& Q0 W. b# ^! ]) w; x, h
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：

9 ?( ~+ j3 x% P) A* c

1. while(fend > 0)
   + ]. ?. Z5 L) }# `; Y7 e
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 k  W7 W8 V3 n3 N  S% x4 Q/ z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , y' \! P0 Z$ U% P5 H* w/ M$ {
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    1 X5 D3 Q; _4 D2 j
12. picture.length = fend;
    2 \( _9 T9 D0 @$ \& A
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ) w3 n/ c( X! w$ C
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 g4 `, w0 a' u0 C
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    4 Y) v& }2 k# }" Y
18. {
    4 ~1 r" K/ Y$ S6 z1 g
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    2 [' R. z1 B$ b7 K# N
21. }
    ( J* [% l$ e2 i0 `
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) Y; ]/ |; y1 D9 `6 W, d- _0 j
25. }
    7 h& T: K1 `+ W7 `" E1 r
26. }

复制代码

' g6 Y, j8 @( o- U
3 }, Z* _" a6 l$ U  c

0 d3 M! W! m2 [. ^
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html