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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3 s" ~% [7 R) |1 o2 X, |: F' |

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
" S: W2 c! ?& [7 F
/ J: \3 a; e# s0 ]. ^

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# I. K8 O; ~

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。

5 V$ R4 G$ j& e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)
   % y% N/ p0 ]& b: c, m, \
2. {
   ' h* o$ E* `" n5 ~; c
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % K6 ^$ H9 Y+ Z2 C- e+ W
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   / Z/ l, N$ Y8 q7 _6 p" S1 a
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   5 E" X3 T& c: A. H
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : @& q/ Q+ r+ t  B
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    + G/ m3 v$ o$ r
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & o1 N1 Y3 a5 t; b
13.             return -1;
    / ~. F6 \9 M- n5 e, x, Z
14.         }
    2 d: ^( V0 _6 S5 V
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 p$ V& X6 u' X# s, y* S% L7 H
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( b2 O* t. B  G4 ^  g' K
24.             return -1;
    3 h0 I# j4 Q* z
25.     }
    % N9 a: c9 Z  z9 M1 A1 u5 L
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : @' {+ f8 K# h+ o1 f5 k5 u
27.     {
    * B. [( ]& S2 L  [4 x+ F9 _
28.             printf("Listen failed!\n");
    - A  N% o( g. p6 c
29.             return -1;
    ! D, ~0 E8 [0 \: ~7 ?# v  K
30.     }
    : S  z' _9 \+ ?% Y4 A
31.     return 0;
    ; b9 e3 C- y8 Q2 E0 P1 p
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);
   " w5 b7 M1 y3 u% |2 Q. X* `
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   0 d; A5 K& M+ r0 x2 ]; p+ D) i5 h) C
3. {
   ) m2 l/ R( z8 S1 D5 T
4. 。。。
   ; F+ \. {0 F' ~0 G; m
5. while(1)
   
6. {
   % a" @+ l$ g5 c6 o. R
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 t6 F  l) F! J+ O4 [, y
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    7 U, ?4 M8 n2 t
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 W! P- I% a6 R0 o/ Y% g
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   7 f/ O- c- y8 u  ?& L
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 a2 h, O# d2 ^1 J6 S3 s
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - Y2 \; b# J: Z0 |. L
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;
   ' V* V1 ]% n& o" Y+ m9 m" `9 G- b
2. pthread_cond_t pct;
   " f3 r6 j- l$ O" h
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   9 d7 k1 R$ x5 f% x* b- T
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 _, Y/ s1 v) E& {9 m4 g- }+ ?
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   $ u: N) W1 N4 b) D
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   0 m7 r, [/ C0 _
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ! j6 S& X& k2 L) `2 i
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    8 O, D2 l* `* {
16. ...
    * r! N7 q2 z  L4 s# u1 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. </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" \
   8 Q: l( z: {6 H5 V6 i
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   9 i& c9 @5 H# s" x' i* H7 b
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   $ P" ?% Y8 T' |5 N* e# ]
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   4 M5 \6 r) _" N& B3 ~
7.     printf("preparing header\n");
   . f. ^+ o- r* ~: l" f4 i: q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   + M' X1 C# l# N. C2 v' }
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 l9 |' \; W$ U# X0 ]
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ; S1 m, ~0 I* ^1 z4 H- N8 \% B
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    7 ~: S! L+ e( {& b0 W$ B( ]
16.         free(frame);
    
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" \
   & z' H: \2 m2 a( 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)
   ( B4 h* m7 y; a* Q) b6 z, Q1 U
7.             break;
   # Y6 ^5 }' V9 u: r
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ' u3 D. z, g7 \% [, V; t7 Y
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    - U' {2 e- W$ T8 D
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。

+ F( `4 a; P% o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)
   0 X6 H- u3 P3 G8 K9 G0 R' [2 ]
2. {
   . N- q# W# p1 x* M7 x8 v0 ~
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   * k! b$ F* |5 d- a7 W! I! C
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ! ]" s& K# A8 ^2 \* a# j% s
7.         return -1;
   4 B: e9 E5 ~) B' r
8.     }
   ' Q3 T% s5 Y6 V) Z2 X, k
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   . \$ I3 U' }6 S- s& s
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * d& _: T" T' n7 P2 G9 P2 O
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 x; l8 h/ p; e5 M
13.     return 0;
      h' @0 G9 D1 i1 M+ A; K" [
14. }

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2 i" S" j* m% o- P8 l7 G
, F( Z% W, g# d0 i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：

& l' {6 s2 [' w4 S1 i+ w/ N

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , {. x" z, n+ b( M3 n2 C
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   * H8 ]! \' D8 E5 _6 o$ S' Y4 p
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + u  {& c" ?2 B1 h9 x- H* G
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 b) [+ t& H9 Q# O5 E
8. picture.fin = 0;
   3 _3 V, b/ z& A
9. }
   
10. else
    3 w+ J2 r- ]7 `  c3 J' q
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    : s: m  U0 k0 L9 V- n* I8 V
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 U5 L( q$ h& m
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ! {( I8 N  @9 x+ E! a1 W9 @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    + c0 n  u! r% ~1 s" R5 `
21. }
    ; m: ?1 M  J) `/ T
22. else
    ( N7 X1 F1 K! y( n6 F  M
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; z# d! I$ J1 F/ r1 s
25. }
    
26. }

复制代码

; k* H- c* h6 A

1 g. e, F: @9 r3 K1 F$ a3 m/ DiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html