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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) j) P% e3 D# U: o9 R. H

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
8 S* ^5 G6 }7 B* j8 ]2 {
6 g1 b2 ]% l+ I2 f2 c! {

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。

9 w2 T" A$ @3 Z6 @

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 ^! s0 Q8 J, {) 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;
   . c. q) `8 {% `& t# y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : ^6 `# O; C  H: C
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; f) l" n/ N6 Q4 {- Q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' }8 x9 g1 n1 O8 v9 d, P
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 u: {* G8 X1 D1 A: [
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      e$ N7 D% w) ^" n4 C, Y
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 e/ Y! i7 A# t$ @
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ( l( m! G5 ?2 D" i& c9 z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    1 ^$ I9 @$ p  }" a6 [! C
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    . J4 R8 s6 n0 |! R& v
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 @& v( h0 T0 R5 ~, H% x
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 \- N. B6 V/ T' N8 e# G% M( O
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    # W3 [/ \8 o* V1 `! b! o1 |% `
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)
   6 \8 ]* W4 I  c$ M) t( O
3. {
   2 c' C& W) R4 H+ u( m/ w
4. 。。。
   ( L5 x9 B  b& D
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
     V( U4 n( I  X4 S4 J9 N9 d
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 l5 d) v; }, ]1 M7 o
11. }
    ! i8 G4 G& l1 q& C. h  A
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);
   4 o, U& n* A* y4 ~
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 h" r! t9 Y# f! h4 a
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 ]# T5 \5 e4 o" V' I- I
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( \9 n6 }$ b- C- U# C- b
5. ...
   7 Q! z/ l& i2 L! C9 j0 g- C: n
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # Z2 J+ J+ o7 W  C: ^1 {2 b
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 ^) \, d- E' z9 O# `
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    , ?$ [4 b* m6 G- {
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    % I' R- h. K, S' w' e5 A; l4 {4 w
15.     }
      Q6 p/ z/ q- I/ b
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;">
   % k6 k6 u; s) n1 b2 h/ |8 T
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" \
   * I* z7 B7 A9 g% I( o" S* b
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"
   9 ]& b* [  Q2 P( W( Z
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & }/ ]$ m6 |9 a1 v1 B3 j
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
      F- P  T& T- r1 E+ |* y' A: [
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 \! z: ]( g" d: k; M! v" f$ E
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      I- x5 o( n8 R- p
16.         free(frame);
    
17.         return;
    1 R% f0 z" D! e4 D/ Q0 ?1 H
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" \
   + q: J3 g4 N: g$ ?, b
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * l( j' z: ^7 _9 \
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; D1 c' k5 ]* n' k
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     x2 ^1 L- M5 c$ w! I
7.             break;
   4 |- ~0 p8 A' o; J9 z7 O
8.         printf("sending frame\n");
     f/ j5 Q$ h; v$ p  }- o2 W( J
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ W2 p5 W- e: A; z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' v9 H: M& G  t1 I! z
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

( \& E  T; ^. i

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)
   4 P2 @6 y0 D0 b& Y3 A8 w0 O
2. {
   9 \- T' L5 j, ]8 I1 O7 o
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! {" s2 t% E; q8 J6 ]+ p7 {
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 K/ M# R+ M, q3 l) r; j3 k
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + k2 }- p% b4 s( n
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

3 \& U2 q+ K' `- z# b$ |
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：

. w4 d, E" s" C  K- c4 Q! d& m

1. while(fend > 0)
   4 i# L+ Z. @! p/ A, V% c2 L
2. {
   ( \( e( |5 y+ w. R
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 s, {" `* g( @
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ! A) N6 `. G9 K1 |5 c7 n% R, l2 e8 Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   9 Z; G' o1 M' J
10. else
    ' G1 }$ d' V& E8 L* v, w5 Z, z
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    3 h  l( Y) D' _# n; G, p
14. }
    ( q( }! K4 Q: T" g% t
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)
    3 s0 t* v- b9 m7 {
18. {
    6 Q0 @, l0 |7 u1 E$ t2 r
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ( T) q8 {6 i* c( g$ d' ^
22. else
    
23. {
    & W- G' A8 H& j6 e) U
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 Y9 f# [# \. M
25. }
    & D" Q3 e2 T. z% F) s7 n9 Z  i* X
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html