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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% Y5 f; j  m7 l$ Z) f
+ A5 O$ ~+ z) u" Q

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
# W5 _. Q1 U6 f
+ l. Y5 ?, V" c! t' f* S9 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。

, X! U& M1 O2 r+ a% P# ~+ o6 k& v& e

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。

9 v5 S( n0 P/ d4 z( c一、HTTP网页服务器
5 z8 H6 I1 ^. M! o

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 e( b. F4 p7 J: t+ [
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , n( W6 A$ Q: D" ^: t# p
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 ?& H  |( m( \1 f' D# P& e- W+ L
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 x/ P8 x- c  q7 {0 J) J! }
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 q$ B. I1 l. X4 z# s
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 M: w6 l( D' @# i: [
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - x) y5 T# J( R- K7 L3 n0 Z
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 b0 ^$ i5 y! Y$ e" ~; j1 O% f3 E7 w
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    0 A& o1 u& n  ~
18.         printf("setsockopt error\n");
    + U( Y7 x6 j3 l, j3 J
19.     }
    ) m: t* g. i5 l' I+ f5 c
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - W+ L5 }1 B+ W% j
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    / s" l* S. l" u2 }7 f
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) K  n% Q" M$ z, A
24.             return -1;
    
25.     }
    6 N1 T. w% U7 |6 z
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # ]) a9 D2 u2 c7 o( V
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; M7 y' g% z1 z; p9 T2 g( F
29.             return -1;
    
30.     }
    & t3 R5 m4 F, B  Q
31.     return 0;
    ) v7 Q. |3 o# K' O3 q
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);
   " e/ I; K  I$ m2 u. k" @
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   0 ?- f- A  ?4 P( E* O% V% L- A1 m
4. 。。。
   . Y# m2 B8 m. A3 m  B+ O$ m
5. while(1)
     \) c( ~# ?- x% L- q: R6 w
6. {
   ! I8 N; Z% J2 h7 H
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 L0 J' j+ [( f  J
9.     。。。
     |& H8 ^/ |; Q: `
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & Q4 o+ q; S8 i7 l$ c
11. }
    
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;
   4 J+ ^8 v4 I7 \
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 }8 q% o, Q% U' y  O3 F$ ]5 R
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 l% V) k. j- f% K- r- i1 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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   & a$ n. x6 H7 z  @% }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    $ Q$ C: u/ p) f" h8 _
11.     while(1)
    
12.     {
    2 q; L6 a7 S4 h" b6 a
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) k* g9 Q$ j7 o* y/ E
14. ...
    0 a  t1 j) |8 ^4 j- o
15.     }
    
16. ...
    ! r% v9 F$ ^+ V& 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;">
   
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' c, [, R, y
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   & ^8 ^+ T6 N( V" Z  W! \! q0 v
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   8 l, b8 Q, ^+ Z
10.             STD_HEADER \
    $ |. D. u3 @5 a0 R4 \
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; i+ q: S! N$ n0 F& ]: F
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 F' W" G' l% W; _2 W
15.     {
    
16.         free(frame);
    $ i* u; }& P% c; M1 s. h
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" \
   2 B9 f$ t4 X- E8 k1 l6 {% k4 V
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 R/ l4 y7 R1 k& s3 o
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % N. b  @8 I- a3 V- G# P; a( X
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   8 S# d( J+ p2 g2 i
8.         printf("sending frame\n");
   # ^  m$ j6 M. K% X6 s6 p+ n) B0 N
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    : v6 \$ I# \% `( Z" Y
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 P9 B: s" ~! |
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & h/ A% n0 _) Q
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。

2 F+ K0 N! B# T8 m- R: \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)
   
2. {
   + D7 C' ^" [/ Z2 M' U
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 G5 F8 {$ v, X" p3 R! t
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   1 B& ?; j8 \7 y+ w7 j
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( W3 y; s8 g6 V8 t1 {
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 a! M4 N1 z5 |, s( j  n0 }$ w+ i
13.     return 0;
    0 z' \$ A. M/ H6 w  }& U0 }/ k
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：


0 o  i' [  Y) Y/ o

1. while(fend > 0)
   9 F+ h$ W, _  }8 I5 n" T7 B: a- V
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   4 \) m/ b2 g  z; G
8. picture.fin = 0;
   $ i7 R4 N2 U* s
9. }
   
10. else
    2 u6 ~! u- S; x$ F: L0 ]+ C- n+ L# G! q) L
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
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)
    $ U! n7 A4 [: b3 C# }
18. {
    # \7 Y5 T6 S7 ]9 _! E
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    5 w9 S2 f3 M# g- [' z7 r% _9 i3 u
21. }
    : a  n/ F5 J( x# R) O) F
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    " }, w* k$ C. f/ N& F# G
26. }

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# g( Z+ F, J2 \. u

& J' K0 w4 k/ M5 a; j3 c1 ?
4 R+ V% T( L+ L. R, }! AiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html