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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% E8 f7 E# N) Q: U

* X' U5 y% y" q2 d

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
+ G5 N/ d: n: M  |

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。

; U5 q0 E# H* E& T* N' x

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)
   6 C9 U, q! b9 A
2. {
   ( C. r, w* ?* [
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - z! D" V; t$ A: Z) K, x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : c( i2 g+ A+ e8 p
9.     int ret;
   ; C  H0 \* l3 B& F4 T
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # e5 j, W4 f  K( L% W# R
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ' j6 g- R8 O% q  c4 t6 {( i  ^
14.         }
    3 H- w- @! Q  ^! y2 {
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 T, K* }4 u* z) @. k
19.     }
    # Y# s5 R6 o( O; f
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ r! M1 d* a3 u
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( g) |6 h" J5 k( d7 N- {6 G( Q
24.             return -1;
    1 o2 a  _! [/ n
25.     }
    $ A  K4 |; g' N9 g
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! [6 T; S8 }0 \$ v
27.     {
    7 \& j+ d/ L! W) E  I
28.             printf("Listen failed!\n");
    4 ?- d; T+ j+ A' s, U
29.             return -1;
    
30.     }
    % [7 R6 ^9 {+ \  \" J: |
31.     return 0;
    $ W: ~: {0 ^. P" r6 }( s- L8 O5 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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ( [1 E- K  I3 \8 Y/ a3 q! w
3. {
   
4. 。。。
   # i/ q4 k& S% s5 g- u% f
5. while(1)
   + l% k* ~5 J0 e
6. {
     `2 l, @/ P7 J) c5 s8 j
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   + q% B& ~5 T' f5 g" Z
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " c/ O% _$ w5 ]* ?" C0 L
11. }
    
12. 。。。
    2 n2 u7 f' q4 p5 R( @: K. m9 L: ?0 s" d
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;
   2 x8 n9 n- S; }2 O2 E9 t
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 ^& `. f/ M; b
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 P' \( I" M/ s1 ^# S' w
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;
   3 j' T9 \3 }9 C; K
2. pthread_cond_t pct;
   " k4 S4 R+ W1 ?9 \- J7 T5 z
3. int main(int argc, char* argv[])
   : w3 T1 d: D% k, e0 V0 v
4. {
   1 `  T9 @% `, t; _7 `
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 V3 }, L8 e% x: H! X5 N9 G: p6 ?
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   - _& }, I# E2 Z8 f
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' v& c4 h' S' B+ t5 }) P
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   9 ~( ]2 j8 M! I8 F% c) i
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( a3 h# h7 @' W( T% {. u$ }
14. ...
    8 v$ }' Q1 i* J5 @6 S
15.     }
    
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;">
   
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" \
   " G8 |+ O7 {# U6 s( J
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");
   4 H' T3 _. T$ O! \" o/ j
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 r1 x& B7 [7 c/ m* S- M4 @
10.             STD_HEADER \
    ; M3 Z4 |' M+ G
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - R# v# Y, Z* e# O0 N! v$ Q
12.             "\r\n" \
    5 Q1 d5 `% o6 c0 o8 x
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' U4 V3 k- g5 W* ~1 g1 z" g
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    6 K- l, c% s6 p  u* 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" \
   % U+ B' W7 u/ S6 `( i+ A
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");
   * [* P& N& Z, r8 z$ ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 O: r8 ?( \' \
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   0 M( p% b/ x) D( R! g, r
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 s- J1 |6 G+ f9 M4 k: R) m; @7 c1 Q
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; m, k: Q2 [% A5 R+ o
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 p0 f, a9 O# K1 O- V( @0 N1 Z
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。

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)
   7 {, X  t, J4 q3 R# W( r( R) X
2. {
     m# w1 w, s* U9 D, [$ d$ S
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   4 u) A, c& _- c, J) }$ V
4.     if(*socket_found == (~0))
   " i/ Z' l- B& D8 e; I
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & D! ~3 B0 x5 Q, P( x
7.         return -1;
   3 k9 E0 n7 \+ q4 X! \9 Z
8.     }
   : c. c- b" B# T; n6 r& K. \* o
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : X( @; O) R3 G& K6 n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , v- X) k. o6 ?- w" W7 g
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 W5 @. f* _) D" X% Z4 A; ?
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

% e  {: I. X3 D7 P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：
9 a0 H0 G, T7 p4 `4 r" h
: r: M; ?) L' F
* Q$ T" n6 d) f8 z. {

1. while(fend > 0)
   $ b  e) [' P( d( [
2. {
   9 ~# _$ ]$ j+ W! N4 ^& V
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 D2 n7 q" j4 `0 \! G1 S8 ^2 z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 w. A4 E5 n, x1 n9 i; C
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   6 g* c  i7 R( Q  e, y
9. }
   ) m& G0 E, c+ X2 m8 @9 O* ?
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    2 m" K& X+ \$ d0 m3 y% F7 g
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);
    ! s$ ?; Q9 O: `* \1 ^6 I
17. if(sendbytes == -1)
    4 y+ L; x; Y; r- e& ]
18. {
    7 [1 Y) X0 r1 q- b1 w
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    1 v( ?# x; l6 h& H
21. }
    
22. else
    & W' a4 Q/ G9 a. @
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + B& w( j% r5 m* ]% |% F: U
25. }
    2 S/ P4 Z! Y" Q, h& o4 a0 p
26. }

复制代码

" n- c4 Z9 e( H6 q+ S! X- b

! \( E' A) D6 d3 B  t+ s
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html