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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. ~, W* F: o# F7 s# s" t# j- g

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。

" N) j9 Y& S9 u% B1 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。

  
  

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。

! L* w" x$ P: s/ k% g4 I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. {
   3 M& t1 Q/ l! i% K7 k
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( E" M7 |) U$ |, Y, R8 l( j
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) K6 Y" Q+ n1 w. x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / ?7 E# w3 q2 s3 m- F
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 W; [6 @* M$ d  j6 {' q9 D* O
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , o- ~6 M  O( U0 ]0 u4 `
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      t9 d; f9 @: l
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * {  Z: ], D8 n. e! \: ~3 X$ B
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 w6 v9 p7 n7 R6 ~
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    + D2 W8 P7 ~3 \& A
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( F9 r5 u1 O9 Q8 E* h) P/ B
24.             return -1;
    
25.     }
    * g. j  Q( F3 H. j! k  y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    9 L  v% g) R9 f5 B* R1 v0 g
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! `6 l6 U) Q6 j. z; Q' h  z' t
29.             return -1;
    
30.     }
    3 T8 v% q( w5 q
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);
   3 G3 d* E) [8 ^- E9 t: `
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ( o; V0 S, _' `9 ^7 s
3. {
   0 Z& }! q; s/ X2 _. Y/ e
4. 。。。
   * e/ Z5 p" p- ?7 V3 c
5. while(1)
   
6. {
   6 Z" N9 |9 @) p% }; V% M
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   " J( F; a' g. l- w) c* W  A. q# ]
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % ]) L+ r% X0 }
9.     。。。
   5 G$ @- U- g1 a! f- N
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ; e. H$ G7 u$ j1 b# p
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;
   : l$ }) O3 W9 {
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 K; v! ]0 h9 T% g6 D/ j& r* _& 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[])
   
4. {
   ' Z; {2 \: k! w
5. ...
   " i) J+ J2 |# s! |& H4 Z+ m
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   , b* D3 P) S; c5 E  J
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);
   7 m' g" ?* m/ |- K$ H
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    $ L9 v0 f1 G) I4 n5 C7 s6 |
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 M6 h7 |- G, N
14. ...
    + f; n) u1 M  s7 H7 ]' Z) r
15.     }
    
16. ...
    + W$ w# c/ Q- F/ k8 u
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" \
   / V6 r( a/ @( Y; }: a8 M5 C" _; B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 [2 A& f3 \; t1 T# D; ~
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : G" x) k9 V  a. u4 L
7.     printf("preparing header\n");
   ; }/ ?2 C. k( M5 y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   * x( K, i4 f  c/ H' V3 b( h
10.             STD_HEADER \
    : F. E/ D3 R! E, O4 a' }+ j
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 r( L" h$ T8 p( v
12.             "\r\n" \
    & p2 x3 g3 ~( @* L9 C1 Z" R
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + H. y; ~& U$ _# K- P1 Q7 d
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - P: L0 F* {# R" X, k
15.     {
    , ]3 W, a$ F4 D% j! o# _
16.         free(frame);
    1 Y, D8 F  E4 t9 l8 O
17.         return;
    4 i* {  H' m3 P5 j
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 v: v7 s: d' w
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : O8 C* i* `& o( {  K9 s+ {8 S' m' o
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   . r1 \  I' B) f, U
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; S3 }6 E8 i" d( u4 f& p" Z9 V. G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   # O5 d; w, u( ?) ^) t  E
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    $ ?' d3 i1 [$ N# Y! ?% Q
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 F, T3 ^, E( R+ W( p) G

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   , C3 g' F3 y, b
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( F. t" {! Y. K" g2 i
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   + h1 E1 s9 e: X! F
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   5 Z; g6 }/ d( x2 k. h
8.     }
   + U6 u" F6 w6 n1 Y  G/ M% E' ^8 A
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     h9 V; _! S. J, W8 q
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 h; j& q! }: s# B" ^# A: H3 c
13.     return 0;
    
14. }

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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 a5 H4 l% z( h; r3 s( M

5 m2 t4 \- l0 E5 ?& C' g& m

1. while(fend > 0)
   
2. {
   6 Y% n/ Y$ U6 B. A9 p; N
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . k, T5 H! W* P5 f4 @
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   * k0 U% k3 v* {& S
9. }
   
10. else
    " E" ^9 _2 W, X3 K0 P5 g5 m' N
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    $ D6 Y1 G0 h6 ^
14. }
    3 P2 ^6 D( M( L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * s: g+ a( t0 ^& N9 H+ P1 @5 s: ~
17. if(sendbytes == -1)
      U* l% R! C+ `
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! A& t- R* c0 h( s
20. return -1;
    
21. }
      g8 O5 e7 g$ T3 P& F& @: P! j( r* Q  i
22. else
    ' Y7 O7 Y% F4 m$ B5 n0 ^9 A5 U) w
23. {
    : @) i+ W4 o* o' X
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ l$ x( P' Q; g7 N8 ~7 M
25. }
    
26. }

复制代码

" c* y$ n1 L) c9 ]5 G

/ m  M- `$ U7 |( b, ^
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html