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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1 k% b3 V% T9 h+ k7 V) S; F3 \
3 R, J' [' @2 w: u

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
$ Z& j+ G* |5 ~* P# l

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。

7 ~9 w8 r( P3 k$ K! G

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

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);
   $ Y  J' ~% L  m( c$ Z) @( Y" R
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 w- [0 ?: u/ [1 y! \! j
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % d$ x1 }, J% J. ?/ C2 X
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 J0 {& u  c& d) s7 L, G* E) S
9.     int ret;
   2 ?$ S; I: f% o( K$ v2 l: P, L
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    : V) }6 s- [  Q" G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & o7 y6 r% q& q0 |  @' D3 w
13.             return -1;
    
14.         }
    + t/ {: X  O. D* |
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    # e8 v3 M4 u- V) T" g$ H3 j/ X5 g, D
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / s, p# N. m1 B, R% f$ H
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , m* k! k" v7 z; _' {6 A1 J
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    % h  O2 J3 K- h
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    9 F/ L- u, x3 u. i# {/ C$ c$ K# {
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 U& H; k0 k/ R6 z  W2 C, t! U
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 p& O( _9 H# c! p# K
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   3 R, H! w  e' `0 ]* W& _+ a$ o
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   . ]+ B0 X0 X/ Q: T4 s+ _
5. while(1)
   
6. {
     l! I6 I* D- e$ ?
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . w/ N0 _4 w" z+ G" N+ B# h4 r
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 d) j2 ~) x% f0 T# U
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;
   ; t% V. k0 M: M, H3 Q8 z
3. int main(int argc, char* argv[])
   & l% n, o4 H. E+ D- e5 Z
4. {
     ~" b  g* n, S% T( [; w" L* V
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' A) f, f4 Y3 @9 v
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 a" L+ Y0 z4 w; P% u/ B( D) _
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);
   - R5 Q. P) ^9 b" Q" B
10. ...
    ) n" a- V7 X1 u$ h" J
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' `4 u9 j5 c2 w' e
14. ...
    ! ^1 T  Z6 |7 h1 h- \$ F: W) ?
15.     }
    
16. ...
    " t; ~$ R+ ?% {& a
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 M( [+ Q5 H( J' F* X$ E
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" \
   ; C* t: [2 O- E7 Q) P* u
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" \
   : q. }) {1 H$ z9 B2 G+ M, G
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   : y8 ?1 j0 ~( s0 m- s3 y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
     j2 E, @: @% R1 [- Q
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & E* v+ [7 D9 p+ I* [" S
12.             "\r\n" \
    " l! Y7 r+ L- S% l/ @
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    4 o5 s# K/ _7 F1 z) i' `
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");
   0 S* _: u0 @( y6 r4 M2 F
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   , O- P4 E* T( b& v5 R- P
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 b2 a6 s9 `" p) |1 ?) C, z0 w
10.             break;
    3 x7 o5 _) f  i& }
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 c% g: U; P" w6 |2 T0 s
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 A# S. T- b. k0 _/ ~
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。

1 ]5 M  O( m6 h) z

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. {
     h* I) \' B' |  ?' `- `+ N' }
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 {8 w- A8 B4 N
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   7 v& z7 W4 E) Z. U+ z8 @2 s6 `
8.     }
   ' O9 s- X7 A# V3 c+ Y$ r' B/ f" C) _
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & y. C$ q3 H! b0 ^( e# B
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; J) E' ^! a, d8 W6 K4 l3 B
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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6 W" \) t) @9 }$ `$ [  c$ j
- \. }2 A  b& M  H! a" f# s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：

+ o' C* W7 v$ F, i8 ~3 P

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * Y# b4 Q% Q: x
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " Y0 [( |! B/ D9 N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : G. `- Z" u8 d/ }* b
6. {
   4 [. u8 ^9 G& L$ C! _+ K9 i8 R
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    7 w4 x+ y* q" b' V
11. {
    9 C+ Q+ Z' d$ i2 K
12. picture.length = fend;
    , h- u+ s' S2 I7 b* }: R/ h
13. picture.fin = 1;
    . O% r. y$ Q! {1 }! I# ^- |
14. }
    9 u7 k- f  A4 j4 ?' h; M2 r9 v
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! Z5 C4 R) j$ ?" Q$ y
17. if(sendbytes == -1)
    : u  G! _' B& X4 W2 P" t
18. {
    ! ?: W0 }0 ]; V0 e
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 [$ [! c+ i9 j; }; ]
21. }
    3 \9 o' E4 |- Q' |8 L3 Y
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ' F: \9 G( e1 H' V# R) m
26. }

复制代码

* y% ^% H3 d6 v* S. [) n+ q

8 r6 L( h8 V# niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html