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 B/ F6 }" [2 ^+ J/ T. J
7 c4 J- o: ^, e; X

( V# Y& i3 s, \* e; B

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

- f1 R4 S& v2 j

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。

# s) z' v1 M5 P* m9 F

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。

  
  . v5 w$ k0 d9 k

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 M6 ^( x, i4 _! h( D# _. {9 t7 [. E一、HTTP网页服务器
! _! u+ z% o4 ?$ s, Z

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. {
   5 f9 g7 k( d" a# `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' P5 J# E# ~- I0 G+ O
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   - ]0 p; h1 L3 ?) X0 i
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   " y" V3 X7 e6 n* P" l5 b
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 {* W4 b( F6 ]& g3 D# c* g& [" S
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ; {# R& Q9 q  d0 }- y6 d. O) c% g
14.         }
    . H1 `! w/ C4 p  W$ {
15.     int on = 1;
    ' v" h6 @* V( \& A* Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 l4 K' e3 `$ s% x3 f
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( Q' i2 I9 K3 k& b( L% j* N
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * j$ F3 |* i  ?
24.             return -1;
    7 H0 O3 j) w, F* Z: S3 ]. y
25.     }
    + W1 e1 @2 v  }: |; u" R+ c
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' J0 i* c/ S2 w% Q* b
29.             return -1;
    
30.     }
    , F  t. z9 W/ y
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);
   ( v; E$ T/ Q, k) O# D* O2 h
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ) g3 C" {/ l4 Z3 m
3. {
   1 O# ^' C, l3 ^$ J8 b
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   # l8 C  U8 b3 D; k4 o
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   / ^- s% Q" O( O, S( d3 D
9.     。。。
   2 V8 \- z, t% @
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ; S$ z8 G1 G; A' d
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;
   ' |4 K! ^" Q3 b' M! S
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[])
   1 q5 m2 }9 I' C, U3 \
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # a  ]1 W7 Y+ \1 @& U' E. S5 L
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 e3 T% L0 c1 E- t' [$ V9 Z
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " c8 A/ K! C4 t0 v% |
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    + D  l6 G) m! h) y9 o
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 v% T: ~, F& _% ~2 C+ |) I1 K; M
14. ...
    
15.     }
    / s0 H  v; T$ c+ {8 y
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;">
   8 n- u2 |0 m% F. ^0 b; H
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" \
   . \( T# v" e5 h' u6 G
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" \
   9 m) M2 t6 M7 S' s# ]& W' `
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + o5 q+ o! {. Q! ~/ a, C& S1 v# @7 d
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' D" j( l( j1 R& a4 B5 o* b7 z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ( M, ^0 O; M9 p8 g
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 b5 _+ l- y+ C7 V' M  m
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; Z! z1 r; x9 S' ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + l# v  M) I5 B) O  t
15.     {
    6 ~7 ?% n' T" z
16.         free(frame);
    
17.         return;
    6 R2 D  l5 b, s# \$ X5 M, g  h+ z
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 @$ D9 [9 R$ A' \5 \2 O/ }5 J* D
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   / r$ i- [( p; l0 [0 h# n$ @
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 h% `+ @, x) _6 e* M% q
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   / Y0 Q8 x5 Q; F( V+ n& s) P& W* U
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   9 p, g( i+ s4 @2 o7 V6 N
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 c" k+ z7 B3 o2 j  U
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：
5 u; `0 v5 A) t) ~) F! u) K

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) _; u) U. ~# S7 V- y6 I4 I: J+ P
2. {
   - m" Y9 x. J/ \- N6 e
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 F8 \9 h' L" g- i
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 P* q$ @3 F5 t% x, {" N2 Y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & t3 x2 l5 g0 |3 s1 U% w
7.         return -1;
   0 h- n. s! T. p9 M3 F
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : c  w. n4 F) \: o! I
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 ~& x9 c* S/ b0 k1 d; v' k, y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
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. while(fend > 0)
   6 n4 D* R$ [. Z6 ?. X  D
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( _/ F6 \5 k: e. `8 u3 D5 \9 b; p
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   $ u$ |) n: @) V- `8 V* B
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     b/ w3 ~6 }# T
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    . G' Q: Q1 ~& p# g# ?6 G
12. picture.length = fend;
    $ K" Y7 R: P2 A* Y: M, ^; `
13. picture.fin = 1;
    8 h5 n8 J/ V- D/ q  X3 j2 _
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    0 i* F: V$ R2 D+ b5 j1 C! ~( `
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - N. `) G  |2 a; x: u* r8 M
21. }
    : a5 r5 U; {0 e, h$ L/ j
22. else
    7 ^) f) O$ L: R) V1 o, o% v$ G
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - Q9 }! p5 y/ {( {3 r# m1 L5 A
25. }
    6 k: A7 V- W7 `3 C* h! j
26. }

复制代码

4 S) s& H3 [3 j+ P+ n$ A

* B# U2 x( i3 E2 D7 iiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html