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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8 P* o- g7 \8 ]# [5 C+ P

! @. e9 Q& t( @7 a3 K, g" e

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
: Y0 D$ x1 Q* P* k) b4 [4 \

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。

& p$ M4 H2 m2 w

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。

  
  ' {8 u2 k3 ~& v& u6 W1 p; O0 [

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
! Z: f5 \8 H7 ^+ c: s

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. {
   ( J, y' L# Z: ]: S* j4 q0 T+ `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   8 \( K; }& R$ H! y# M: B% A% C
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ( `, p7 H# q% f& R  M' o
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   " z  D) D& z, K, Z1 K. [' K
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & |- B7 i( Z+ Z/ G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ( E# B) F7 m+ u9 o6 ?* z2 R! s9 E
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / P; p; A9 f0 P0 U5 v% j% Q
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    7 r2 l0 N8 v  H
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - A8 w2 w0 A1 U: q. {( M' [
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ! w8 @! ]4 F+ j/ S6 h
19.     }
    ! O% `/ V9 e: A- i  g$ ?; _0 t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    : n% f! D4 P$ N8 r) u; E; B3 d6 `% O  U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : A5 u2 M8 a/ y1 L& J
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      Y/ O$ X0 x1 e$ e3 J9 E) }; U
27.     {
    ) N$ T, C# _) m, g" k
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   9 F/ D: E: |% D. d1 T: i: Y0 f
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   . _8 Y4 R9 Z3 u* U9 j5 B8 s2 M
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % H! e* ^+ F) R7 ?; G1 W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 d  o, ^6 I9 O* L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    9 ]5 G7 C! A% e
12. 。。。
    ! M6 s. d; x+ ?! K7 H" }% k
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);
   ; c$ h9 q4 G* R$ r' {
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

复制代码

线程互斥锁使用之前需要初始化：

1. pthread_mutex_t pmt;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   : ^+ J$ M6 o5 L6 z' j  h
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' i7 Y) m4 O; j+ L9 U" u
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
      _2 b9 ?7 `$ l$ D
11.     while(1)
    4 s9 ~! p5 x$ p% e
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   ; P) ^8 K6 R' }* G4 s! k
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   2 O% x- {- D7 {* B+ K/ |2 S
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" \
   ! Y+ g1 ]. e! w+ r' G1 ^
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; M7 ?, ^' S1 T
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   0 T+ ?! ?9 W7 O& L+ F2 ?+ O
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) L9 y  k1 S# i. N* u2 [
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , t! {0 x9 r1 V9 G8 \
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - |" n% t" w7 v, X' l9 @% N# G
15.     {
    0 A6 j0 N' I/ Z, @' a3 f5 L5 E
16.         free(frame);
    : w  b9 p: ~  w( f
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 m- z7 Q) T# c& R. @
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 j. a. C* t* Z/ [- E
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; O; ]2 }6 g) s5 L
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ' g4 o# ^! H' \5 f9 k
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 r7 i  ^7 I8 g) Z5 O; i
10.             break;
    $ n/ a3 j  C( w) D9 F
11.         printf("sending boundary\n");
    2 ]9 i) @1 R' h1 r
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * t0 B3 c, n; t6 ^% B9 h4 E
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / _/ u& L# ?# W/ {" d+ U- |
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>

复制代码

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。

9 T9 k8 O2 s* {& ?' t二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 n  E+ Z, C  h

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   " h, {8 v: _  d; V* i5 @9 }$ E; l
2. {
   5 p# x: a* {) U. H: B- f% E7 Y' a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # Z) {5 y% X/ P: i
7.         return -1;
     l5 U" l  ]9 }2 t$ B
8.     }
   4 }  g$ R* @3 h' i9 B7 w/ M: k
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + g1 N; j. r- z( s) A  }) Z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 O3 E5 @/ ]& S5 D
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & y$ K* D/ M8 h4 _  @
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：

1. while(fend > 0)
   , X0 o' |; d  x2 @. ~7 b4 g9 Q1 b
2. {
   : C; Z" K2 x2 A( s3 G) S
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( V3 B& G4 Z! P3 D1 @# c3 ?* B* `
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     I7 p& R- S+ g& ]* s5 ?
6. {
   4 D- A( W0 T1 Y, l9 w% N! q9 ^
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    . d2 G- n; |8 f7 Z) a/ p
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 b0 u1 h' W' B  N
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - H  {9 z9 S1 {% a! c
17. if(sendbytes == -1)
    . g, ^) A& g  _9 m: R, Y1 D
18. {
    4 Q3 v9 N8 h+ Q" O+ _8 m* u+ x% X
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 y# e4 x( ^% e/ r  P9 @
20. return -1;
    7 [# F+ r# M3 {7 ]
21. }
    
22. else
    2 d$ |5 C* j* W0 A8 M
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    7 h4 Y! l; }/ m
26. }

复制代码

' }2 ]" `1 C1 B
% g9 o, F, F# @& K3 ^( @

  g1 ^7 ~  p" o( m/ ?7 U7 P
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html