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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$ E7 v3 `9 a8 L( A

, \% g3 R/ ~7 y# A; a

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
. N9 k7 Y+ y$ r. G% R# y% v
; u0 N& F- s+ r+ b7 [

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。

1 w7 M2 T: T9 M

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
7 z1 d: f+ h* G6 m

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.     struct sockaddr_in servaddr;
   # w( [/ T& E8 L8 b; E
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; K1 P0 U9 h  O4 ?  ~$ |5 w# _
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( `( A9 J0 Z& n# X% h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ \) n2 k  ~3 t' D9 H6 b$ N# h
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ D/ |) w% P; W5 e$ ?
11.         {
    5 j$ j& _% X5 T! Z& n8 G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 ~: c+ d& C' a0 L* f
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 X" t- j5 d) E* S
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / s4 |- d* d4 ^5 X  l9 j
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
      [& N* w) g- y- T7 e2 D, ]8 D
22.     {
    / I8 `& J* c1 [9 R2 f
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : i# ~9 D: u; A3 }  {
24.             return -1;
    1 L9 |6 X3 N; L) v9 v/ `- b
25.     }
    : \& E' t( u- d0 R6 ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 z6 a" G! ?2 w7 F( G2 Y( R% m, E
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) u: w$ I, v6 e+ k3 @  y& c
29.             return -1;
    3 g( h, n* `$ u9 a0 d6 I+ u
30.     }
    
31.     return 0;
    8 V% z# ~7 f8 `9 \) [+ l" j' _% r
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 T$ \, W% H: ]
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   - R$ B! u. ?& _$ k' X7 y6 ?" f
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   - u" B/ R  C6 Z* p: u( Q9 c0 W- J! m
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & ]# ?4 j6 E% X% M3 z/ l$ F
11. }
    ; p" h& o9 y! @
12. 。。。
    1 g" z' V( @" {* O2 ^
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);
   9 g' ~2 [% }) o) o) Z3 j9 d/ v
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # t2 }; g, x8 }8 [& s  t
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   3 {* r$ ^! c% O0 d* }
3. int main(int argc, char* argv[])
   & z6 ^% e. v$ U3 G0 ^, a! X
4. {
   ( }. D5 i1 F6 x7 u+ n* R" p
5. ...
   , J3 K2 o1 v$ S, v' K
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 y* f7 K8 ]' W: A9 ~
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);
   ) S- Q6 k/ T7 w
10. ...
    
11.     while(1)
    6 t/ T& K/ X, z6 z1 r
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    & ]) B( p( _) B, p! s
14. ...
    
15.     }
    / p& \: q1 `, \+ M% A, R
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;">
   + Y" G& M' n8 {) U* w3 E% F
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" \
   # q/ ?0 [" ?. |$ W2 e2 U/ c" m
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   $ O# M4 n  c, v9 O, O0 x4 L9 W
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
     B) R/ l2 A9 O
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   5 q. l4 T6 G7 h; r/ r4 e5 w, r
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( P3 b1 w. A2 N7 Y+ ]9 X* I# Q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! W. H% t1 H2 x1 N0 ^
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / X' k) j, y. _. X! i0 i+ q5 ?) s
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " Z4 q! I4 |4 x7 |* S
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - J4 ?6 V9 p6 g  M2 N" `: F! B
12.             "\r\n" \
    : |) T0 x8 Q' C" p2 |  b! z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    " R  a, C' F3 C
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" \
   0 L2 [+ i; c5 i( ]8 X2 ?
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) U. n) w1 p; J; _. i5 n7 }, |7 J
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ' n6 f' h9 E$ Q
11.         printf("sending boundary\n");
    3 }1 G0 C5 @' H' _& h; Y8 N
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 [( ?" S6 T% A, a& I/ x5 _
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：
/ t3 x3 k& a" c% t& T

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);
   . E4 `/ l/ |9 }+ _6 ~' s
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     C4 A" D5 q$ d/ B8 U' Y8 Y
7.         return -1;
   
8.     }
   - c5 S; b  a) Y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : Q" d' I0 d( ~$ R3 l5 b9 ^
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ i5 j* v% }+ C8 ]" _0 M
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( x2 v3 c* m- w. U; W2 A$ R3 j0 d
13.     return 0;
    4 m1 o, n5 F7 e& K- a
14. }

复制代码

7 u- x6 ?. O* {. Y9 x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：
6 l9 X7 q; K9 V  x
, ~8 K) r; k+ G* G6 m' k

1. while(fend > 0)
   - M" c/ ]% S! G. X9 G* a
2. {
   ! j2 I) Y5 V0 N8 G; p
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & x5 j% k0 U# K5 w3 k. z7 \2 R
6. {
   ; t4 t5 f0 o4 c5 z4 b) _! @
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    0 w3 x# h. D8 c5 X( W4 k* t, _
12. picture.length = fend;
    3 O( ^" A# O2 ?+ j' P
13. picture.fin = 1;
    2 n7 O& o! t) B& h
14. }
    # H2 o+ n; A$ U/ B
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : [; _. P' j* C# u  M$ f6 D# f7 r: l
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    5 r/ U; X+ W( ^6 D) a
21. }
    8 q) ^5 H. {) b* M- R% B7 O
22. else
    5 C  k# r3 A. y: I; `* k7 ~
23. {
    ' z7 k0 o" N7 J3 x! T
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : w8 i0 K0 G0 L- E) K/ v
25. }
    
26. }

复制代码

6 k" v/ ?. f% B
4 N0 f0 }& h1 BiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html