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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0 }0 c9 H( O4 F$ O8 ~; D/ t- {5 I  L

( r6 c" c# l, 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
+ @% `* Y+ \7 k, P2 O8 r$ e
, C( ^3 j& B/ m! i5 ]0 T4 O

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。

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。

5 _5 _2 t' @) Z1 \* N一、HTTP网页服务器
( N: e. M. p) Y7 p5 E

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 W# s# [4 ~5 e" Z# s9 Q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * @1 y, V! _/ ]
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * h- x! D. U/ b7 T) D5 T
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   2 z1 ~+ D1 u0 L$ r9 t& @
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;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    5 I- S* {& A, q0 }
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 ~8 h3 k" ~4 ^
19.     }
    4 x/ E, @7 Q! c
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    8 J) ^4 V/ w; T* `" A! Q6 U
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    / N9 x$ h+ y4 ~0 a7 y
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 y4 y- d( ~8 h  q, b
29.             return -1;
    + ]- B" n/ r& h  u: \4 _9 `7 W* u
30.     }
    - y* U% e; q5 Z5 I/ {
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);
   / C/ V; x. x+ j
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   + |" I  \+ [- g$ |, S
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   6 d3 {$ p* ^/ d6 C5 W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    5 {# b" z3 Y- D3 c
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;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   + a/ j- j' g  n9 u0 v9 S: ]
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 T" t0 Y2 `1 ^& ]( U: `% f( t7 t
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   * H% x3 k" e, [7 J) D: O2 \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   8 n4 [& X/ P+ R+ w: s# k8 c
10. ...
    
11.     while(1)
    4 _9 z' e3 d. S  \$ n
12.     {
    & X6 Q! C3 ~# ^% i3 `6 B3 r
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    5 ?* `% {- t5 l
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;">
   - {5 {0 l# l( f) M0 V* G
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" \
   & _, ~9 ^) @4 A) }, g) C4 u/ m5 Z% b
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"
   2 e1 J  |: ~+ K. l+ m3 W
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . f2 f1 N" z7 K
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # f' t/ w4 z; l0 o$ f' O: |' b0 P
10.             STD_HEADER \
    : j* f! n" u! F) }9 ^
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 G( k3 z( A! W
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      z1 S3 h1 N% E1 I8 D
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    0 e% ]: `5 D6 y4 Y/ X$ |% J; c
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" \
   
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)
   
7.             break;
     t8 J, J0 A6 V# f7 D5 c9 M6 t
8.         printf("sending frame\n");
   + Z, h; q9 h- _6 u0 _, @
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + f! d% H* Y# ?, j% g3 n
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      \! _( R; y7 j0 B! R# i; j
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 t/ b6 T# b+ ^$ N  H

. n9 R5 L8 l5 @6 X0 n$ d: }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)
   9 w# n- ?& o; U6 V' T
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   / M& J9 n$ f/ ^; ~8 C2 K! |
5.     {
   7 l6 {2 g8 z/ r2 W- z4 d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 N. R6 `+ g9 Z- l6 R1 j# A
7.         return -1;
   ) z& b! }  u2 t; y( k% k! D
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 S: R; \) _# X+ ~
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

/ u% _! m7 e/ {) a/ G" Q1 P
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 ]( l2 d1 W+ l! Q7 Y
! T5 C, j* E0 Z

1. while(fend > 0)
   
2. {
   0 H7 h# ~' A1 t
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # L6 ~) J7 P; h+ M& U
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 A1 X* K! C# @/ W' g/ N* A
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   3 g0 {) x6 p4 h
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( s4 d: L  L# X# L7 j" c: F
8. picture.fin = 0;
   4 W2 ~& ?2 s1 L( D  E5 R  [) g
9. }
   ) j4 I) a, `! u; ]8 c
10. else
    % k0 w" @2 ~( V6 Z0 K
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + d; D# L$ J& _& t+ v8 X
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( G  }& X) j& p  p
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 a  }+ N! ]0 a! W3 n  _- q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 H7 D& A! A! Q2 J
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ; Z3 E3 ?" C/ T& s+ ~( Q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 Q2 a6 n: D4 T6 l6 z; @% Q* P
20. return -1;
    7 m: E4 j: D3 o6 r' D  M# @* W, I
21. }
    9 J) H, j' o3 B- ^
22. else
    
23. {
    6 I; X" x' n, Z) X
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 X; |" E8 {( y# T
25. }
    
26. }

复制代码

+ i" q/ v& Z0 _- _9 h$ |4 y+ O
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html