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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' O$ m1 G3 K( j9 }

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
  X0 b. u1 U9 p, B5 Y% W$ T

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。

# r5 k( K) g' ~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. {
   6 z2 P% ]! H6 V1 V8 J
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   - H; q0 ?7 W9 v- }. b' M) _' J- j/ {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # `/ L) P+ s9 T0 _! T* N: h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   5 x5 Y$ w# x5 X  Z$ A
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   & T* R4 m- D& u2 X
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " `. z9 z+ a! z
13.             return -1;
    7 ?! g) K$ g+ D# u1 J0 ?( K
14.         }
    * F6 n. h1 }% L6 B4 x
15.     int on = 1;
    . A2 H% z4 T: d# a+ b  m
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( O5 M( @: n7 C8 i  A" K" C7 K
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 U1 G- d0 Q6 B' W1 d
19.     }
    % V0 s. {. z2 H
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . \8 c3 @0 H# R* ~
21.     if(ret == -1)
    6 [7 U8 H; K/ X8 X( C4 B
22.     {
    - I. J2 N  L$ X- m' o
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    % V3 j: E$ G6 J1 t/ W5 c4 r7 A
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; N1 _/ y4 E( Y% R- T6 {! N
27.     {
    + K! k$ C' }, l0 E
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    / |' O3 u; r/ \1 f/ |# K
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);
   5 Z6 {) u4 E+ x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     j1 `+ l! }) k0 t% [( r
3. {
   0 Q- @, L) n1 ^, q+ G. D' y
4. 。。。
   
5. while(1)
   " ^" s( v3 s4 R$ R0 p- {
6. {
   3 U2 ?9 b; `, k: n
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ' l* {3 C$ c8 H
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    5 e, b0 O: p& U: e
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;
   0 U0 H5 O/ L  y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : N& I9 {3 p$ I* w8 o2 ?+ R- f
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;
   ( i- `- H! l+ w9 X" P2 H
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   / h; l/ S5 l' z/ y  M/ G1 {/ w; [7 s; Q
4. {
     W7 s; m' y% [+ ~8 W
5. ...
   * `" C0 l1 U- Q( o" d; R  v( O
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 {5 O. F4 f; R' E2 U6 j, h; U
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 [( ^8 q5 q$ s- U1 g9 }" P
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % C( O. O3 [% S% _+ I. k& A
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    0 G. z' {7 D. E& \" n1 j
11.     while(1)
    4 ?0 m  g' o4 Y% T) ^
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! K- Q! y7 G" }5 i1 |- ]6 x2 \
14. ...
    " {) D" D3 D7 q9 S
15.     }
    # b4 }! s7 ^9 J0 l# M6 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" \
   , i  @0 Q* g7 ?) Q8 x7 u4 M9 r
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" \
   / d) B( h$ R) I3 A
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   6 T$ B4 E# v" A- q' O5 L4 Q9 `6 v
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - T  N. E- T+ I& {' Z- k  e# h- b
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( f3 b9 ~2 \: Z: N
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 }7 A) H. n/ r
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    7 \7 i$ k' s$ r. p7 e" [4 n
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % M  V: X1 Q8 B6 N
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # c9 q$ Y$ k2 }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ! G' M% c* ]" x$ Q; c& T
16.         free(frame);
    # M, G" ~& q- u1 A1 d
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" \
   $ t  J3 q; `* x' s2 r# H
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;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    5 u+ I. b, [; V% V/ p; R
11.         printf("sending boundary\n");
    . w# B$ H. J% f& ^' R. R- U
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      n; {' t1 L5 b* @& t
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 r0 \! @7 i% h7 \6 w; a二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 Q$ b8 ~2 H8 H1 w8 T( Q

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   & m+ A  A4 P! }; e
2. {
   : k0 P, @! K5 S6 X* T4 g
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     {. G  s4 ]6 `4 L" U! ~
4.     if(*socket_found == (~0))
   7 j6 B; i0 X7 a
5.     {
   $ f( D& Z9 Q* t, j* N9 J" p; d+ ^4 c
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . H6 h4 l$ e9 a* }* h: ?9 A
7.         return -1;
   0 r3 _! U' P) c
8.     }
   $ f( G5 ]! f7 ?& w! C3 C$ k6 z
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   6 I4 j. k2 F2 i# s7 _" j+ d
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) I' X& u7 f+ A' l  h( Z+ X% v/ R
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . e: }/ A' y* R
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    6 A5 f0 G) h- L8 p- U* c  ~+ F
14. }

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& d4 v! o. \5 R  a2 h5 L
% o6 t) j9 v" W2 K* T, v- u' d, o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：
+ h  {6 _/ `0 d; W% C6 F, o- w

1. while(fend > 0)
   3 w" m( ]) v* `: o
2. {
   7 P7 k; N: t. P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   # z9 O4 I) h: ]2 D
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
     l$ q8 f5 G( J0 d3 F: v
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   % W+ f; ^% {' C
10. else
    0 H$ I2 w/ J3 s6 Y# n' b. _9 N
11. {
    6 [- j1 S+ F" c; v# k9 S* w
12. picture.length = fend;
    1 M: j3 W' F: Q
13. picture.fin = 1;
    ' b- a9 y- C! W7 U7 r- T4 m
14. }
    1 }7 A+ B: V( E8 j! z7 j
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)
    ) a# {; {5 `0 P, A# t9 I
18. {
    + ~8 ?, }4 ?6 K" e3 H! ?) w
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' Z) U/ J; B9 }2 [% i5 F
20. return -1;
    $ B6 h6 q/ Q# v1 a2 p4 P
21. }
    6 T7 c, p- |- _2 N* y; \
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ; ?; x: O/ z3 A2 |1 B4 L7 V1 ^
26. }

复制代码

" H: T+ `+ E1 V) F# `* ?; X+ H1 _

6 @7 J9 f1 D# w6 x4 O3 K
; @% G3 W$ h* \8 _3 Z5 {  ^iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html