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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) I- Y0 g7 B8 ]( _
' l& I4 W# \+ }) q$ k: W

! }8 z1 X: X  f2 y; R% L

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
# V( E  C' B0 e, Z3 V

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。

3 f: _6 `) p8 T3 e2 l& g  }3 m/ B

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. {
   ! F6 H5 l9 N: [# c+ m- A4 y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
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);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 n2 @- w  }; ]' L, y. }
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    1 g! _6 U0 k$ N0 d9 Z0 F
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 @( Z  W% L, |: j" a# d
19.     }
    ' g7 A- t5 r4 I- A
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      o/ M: u5 o5 e) ?. f( E/ O2 i% b; {
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    % M5 a/ p8 n7 S, d* B6 t
29.             return -1;
    9 ]& t0 b0 X( Z/ ~/ ?1 u* S
30.     }
    $ ~9 U$ i+ e8 n, q: w) U
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   + X5 h. `. j' p4 w) K
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ( f8 h/ @' j/ l- Q3 D' A4 q5 K
12. 。。。
    9 p2 k$ e1 X9 ^# A2 r6 P4 m
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);
   0 A  _4 P. J0 G8 ~" m2 ]+ {/ e& u
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' @, E. j9 r. s  L6 E7 C" H
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + I8 _- }8 d# Y( h- `9 y3 S
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ N, v* L8 R- u$ A. n% _. a' l( A
5. ...
   8 G3 q! L; T( y) z/ g  z
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);
   & X, E( S! s2 k7 u$ W$ N  T6 n6 z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    5 x* ]+ i/ I& ?
11.     while(1)
    
12.     {
    ' ^, U7 y" D( ^+ Y
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ; B7 K3 `7 y1 C
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" \
   , |6 e* F5 g0 E* a# V
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. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 W) B% W2 B$ V
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    % m3 f% U! a2 \7 P8 p# B
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" \
   : ]. |3 B. P5 v0 F% W, ]
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   , A3 I3 K3 D* M4 c0 `  d; p
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   9 d. a: b9 Q" M8 V, Y. W) |
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) W0 d' N  b* N0 |" t
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ X! P. B# D. o! [6 o9 o
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。

" _' I8 X; K2 E8 W+ S

! v( ?$ t  ~- p1 `+ d+ c& m二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) I0 G+ B9 W% L- X% N$ h5 A0 P

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ! l; P; S6 E6 a/ q2 w% v* [; S
2. {
   7 o0 Z2 Y  ?: [7 y- k5 {
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   4 s; f' G5 T* B1 x6 K' P& u
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   : Q7 o! M! X4 e- W9 f( e( K; y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 Y) U3 Z/ ?2 V4 x
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , w. c( i/ d9 X: e* v  {
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . r, k* C& M* k* T) U: x6 W
13.     return 0;
    
14. }

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" l7 K$ q1 g  T( y( |5 N$ |
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)
   5 ^2 J- n& e! Y3 c/ z  R6 y' M2 A0 @
2. {
   ( G8 c. ]  M. T$ Y7 U
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # u* _3 S. O) r, W4 b5 }
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) L- L/ G: S+ R6 `
8. picture.fin = 0;
   & f  \, X- v2 j1 ?& E8 D. S
9. }
   * X' k( t* r  t8 Q7 s" L9 t  `+ K
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    9 }" m* [* ?# @' Y
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # d9 m$ y( O* `
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 _4 {4 b8 B0 M6 I
17. if(sendbytes == -1)
    6 J6 L0 @& W+ i* w% d
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    6 G1 Y3 n; P1 Z% h
22. else
    + N! A+ M; F8 m$ N' V# U! W
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 ?8 S9 g: M8 j1 V& s. b) b% |8 b& R
25. }
    2 d" J& ~- x8 V
26. }

复制代码

# K# I- ?3 a$ q6 N  V8 h& @& r* X8 _
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html