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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! x7 X6 s' v5 N$ h" t4 S

# q0 F/ U9 C& D, f7 k, {

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。

3 k! p2 a8 y9 q  ~8 h0 s7 `0 h% t

+ k. i( M; G9 s! b, r

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。

  
  2 Z! y5 T, h, L# n, q

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
5 n8 M: B. d9 V* Z  [2 p. 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)
   
2. {
   " I+ {. M- F* z7 W) Y, y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' C/ K' F/ |- @: l1 }; }
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
     e% H9 s1 |: ?3 H( l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; b# q7 ]3 W: V1 Z' \. ?
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    # T: H* k/ X# M3 Y* r
15.     int on = 1;
    ' J$ k* R* E& ~4 f. \' f+ Q: a
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    0 |+ |% n  B, y8 S  s# g& C& Y+ |
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    2 G7 M$ y' C/ X/ K' n0 E
22.     {
    $ e, ~/ A6 I$ {: F* W& q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 _5 M" D9 R7 b6 `  e
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # _- g2 P9 N7 w8 d( F
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    0 @# }4 t2 }& M" W4 }
31.     return 0;
    ; T. ]: i7 P# ~% Z+ ?$ {
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);
   / c8 r# ]' j# y2 H' i6 ~5 V. v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   8 g% `* m( q/ y' d  \
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   7 e' v7 f+ e) i
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   " C$ m4 @9 g/ Z. {' o6 c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " }% x/ o6 h/ ~! N8 W$ \' `+ c
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);
   ; B8 T, x! V0 g$ ?& Y+ w' O; H
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 d$ [- u! y5 B  N  S
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   $ M* I, g; p( u/ t/ W
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[])
   + j- u! e. }2 W1 x6 Q
4. {
   ! }# o) I- w. }* H- ~# L3 m
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; @5 |$ M6 s& g6 f8 R1 ~9 `
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   , k& l  h/ H8 l% Y: k' `9 t
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);
   : B) y! P4 t7 y6 d
10. ...
    ! V$ `1 G3 S# N' E, b: y, D. ]/ F
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 B( d; X1 N( j/ `+ z4 l5 R, X
14. ...
    
15.     }
    8 D- W0 q% N6 k) S' ?' o
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" \
   
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"
   / c: E, E- Y- j" m
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 ]. O9 k1 H8 b- C
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   5 b$ `- Z2 Q; @( p3 R: a
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);
   , f! L) E/ N2 I3 O% G3 a8 u1 {1 A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) g8 n: h" G9 K! j- y2 H: n! W; H
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ' X, E* @7 {8 p. q
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ; t) z* s3 ~' L; L8 I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 u' M2 z( h: d+ O$ M4 z4 \
10.             break;
    ' D4 [2 X2 S3 [9 G$ k( P
11.         printf("sending boundary\n");
    - s! s4 c, U9 C
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " Q5 w+ @! A7 y! e& `8 I, H
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。

3 B9 z8 V* h2 d! c( i: J

' ]+ k* s$ E2 X二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
, H5 S) c6 E+ l, a+ F

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   6 L' ~$ ]  C, C4 W' E
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   * Q$ A7 T) j0 ]- a  b7 u# t
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 [( L0 B9 |7 H$ `4 O) J  ?
13.     return 0;
    + N+ i# @3 `. r3 D4 g( N: ]5 u
14. }

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/ }4 m* z3 x- F; n7 \& 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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   3 y# N4 I8 F- t0 x5 X
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * M6 r9 r8 Y0 p/ A$ S" J* u
6. {
   . x$ p0 y4 J- r* `( B5 g1 [- e% L
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ' A  n6 I  \4 R0 C0 I
9. }
   ( `' n9 l+ Q* X: o4 L4 C
10. else
    0 \6 `, ^( ]1 e- F' L2 w
11. {
    - ?. A: x+ E6 K! f* W# s
12. picture.length = fend;
    ) Z( |5 p; p/ {+ A1 e+ I
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 w1 x6 t. c1 ^8 [* ^* ^* V7 f
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    6 K/ `3 l4 M3 m) A: ^0 m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    / L( x! I0 V' N
21. }
    8 y  E+ o( y- d! U/ L% h& T9 e
22. else
    7 I" @2 N  M. V
23. {
    ! ~8 p' G% P! n3 p& r9 P
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

3 k" x2 A5 R) ?! r6 H4 }! I

- _2 V; H0 G; E2 M7 i! C3 D3 y
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html