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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$ B$ A1 V4 Y2 e' @' C

/ S, l' U5 _7 l* }2 W$ }

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
6 G' a$ m2 t# `* @  v% s

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。

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 N  g3 W2 r' y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . v) e* _9 w) q+ R& D8 u: V
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     }- D' \4 T# N" ~
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   3 x& B+ H8 c+ n' R* n' P* \' r0 ]
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 j% A0 ?# B$ H1 Z
13.             return -1;
    ! b9 t1 L6 k  a( r
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    2 C# c# L0 ~6 ?* W) P
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % p! f% a5 P# F
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ |" A* C" ~/ ~& [, b( T
24.             return -1;
    9 t* K& h: r  e! `0 f8 M: c9 Z! U  @
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    2 v) M# H* ~) `7 c- v
30.     }
    - ?5 V% K8 J% e2 e
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);
   , ~9 a* t' ~1 \$ j( y3 N& m9 V  N
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   3 M% H* z% L- c/ C3 G5 M
4. 。。。
   
5. while(1)
   4 i& R% I. o) {2 T/ y/ V
6. {
   % \/ n! K0 [8 }4 |: g( l  z2 V
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , Q; K$ r  H) V2 Z1 z. x
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' v3 y* e4 r2 U# }" b/ H# D
11. }
    / ~0 y7 {2 ^% e5 c4 n
12. 。。。
    ! c& @" E' {3 D0 ^
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;
   , K5 k4 _' H% Q: s% \+ C: N* ^
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 B1 q: K/ ]8 N' m' V
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
     Q$ V2 G# W, j; i- w3 x0 h
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. pthread_cond_t pct;
   : F* V; i' T- }3 h9 f& q# X
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   1 _8 H& T6 i1 D
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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)
    2 n9 F5 Y) N' @0 P3 ?
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 x/ a3 x2 K$ J- }: {
15.     }
    7 I. j- Y& \2 |1 f) W
16. ...
    " `6 j8 a8 ]1 T( c
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;">
   ( ?7 Q0 x: ^$ x; t; T  a" J
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" \
   
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 _- s# V# V; h# z8 b2 `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 b* k* _( n7 x6 t
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , x# V( a( j6 J  ~) f2 k% J4 B
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    0 N6 J, g. D6 f( W+ `
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ! [* P. K. f+ ?3 t2 B. M* X( a# k8 N
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" \
   0 F! Z7 ]0 v& J3 O% Y" P) W, K
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % m: d3 `  U) k0 B# e1 u; {- J* P
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   6 y- D0 k' O, [5 a3 E" X, @4 `
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   3 C+ K0 h, H1 F( i9 g
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ' T% Q* M8 o% ~. o5 t% I
10.             break;
    8 j& l  j7 ?! M1 H7 @" k" S+ e
11.         printf("sending boundary\n");
    ) D. i9 P& S. [8 t+ i
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 Q0 L& k: D. @' B% e
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。

0 [8 s& E  n/ v8 r( f& q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)
   + M; {& M* z; u* E  y. i* C
2. {
   - Z4 H9 `$ E8 v. ~+ E
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; T2 O! k/ v+ J% x; K
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   $ ?9 ?4 Q% h' L# i0 I" z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ J  h) Q4 u3 V( O9 w6 ?
7.         return -1;
   # ]" p+ l+ ^2 g; G' M) I
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' ~6 S2 n: I: v! q$ e* B+ D6 u
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " N/ _) f/ y+ K# y3 X% ]# x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    * w+ t2 T, I+ e
14. }

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4 O& ^9 X! R2 ~* Y/ Z1 n! J3 d
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：


( G+ a& H2 K/ K) Q4 o7 e! o

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / V! r) N8 D# C: t
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 m3 s/ [5 E# p! D5 M2 C
9. }
   6 o% K) z( ]: m+ Q( `. C
10. else
    1 }# y& v+ t( n% ]8 R6 h4 m
11. {
    0 T* S( @' ]4 L* [1 Z
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    . ?7 N* H: d, f2 S: Q
14. }
    ! n6 j' f7 l7 r7 d! j
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 Z9 O) d: ?) c3 [/ s* i3 q0 M0 O
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 E; A. p% k5 O- [
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 V$ u' p' l, I& O
21. }
    
22. else
    
23. {
    . L1 v$ ?3 z8 S5 X( S) c
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! I* L: i, s+ q9 L, L7 K  H2 l
25. }
    
26. }

复制代码

& P. q- k3 l2 P$ z# [
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html