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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! v, H+ h( K2 r  b! o
; c" e% F, T  v1 W' ^

1 n0 Q( K  x. y3 Q0 J& w; S- A

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

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。

/ M& r! s6 t; U' t0 S

6 c1 P" Q$ g( C* k4 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。

  
  + V  b  w+ m" k6 A) k# e

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. {
   - _# U5 p1 i' e9 f% V* X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   * b6 r2 r4 k/ W3 q; P( ]' P( r
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & @9 E& ]( x) G& u3 _* t: N3 P! }7 l2 U* l
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 q* P- z8 Y8 N. F+ p8 `
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   . |; C, q9 ~" U; Z
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : {0 @! \7 }1 m' ?
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! _( T' t/ S9 J0 x& c5 _7 s2 c8 [* m
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) r8 n) l9 _: i( I7 H6 w
17.     {
    . B( z+ N) K- m; C
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - s+ b' j+ A. w1 d
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    # U; c. O. @! a4 n/ R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    + V! H% N1 k* ]7 _4 I# x
25.     }
    9 v5 {6 c) f4 @
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 d2 |/ [0 U& |. P/ ~
27.     {
    ( @/ G: k0 `8 v( c& Z2 }
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ) u( i; o; Z' o! ]' T
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)
   ) n8 Q  E* \8 a0 ^$ W
3. {
   
4. 。。。
   2 N2 J& g* f3 V4 }
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ; R' X5 S/ V. R; I3 }* Z2 `
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   8 p9 Y, X  g( h9 J! V
9.     。。。
   2 `7 ]. g8 M9 [* H& Y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    $ K$ k5 T: M% t' x' [# a' p0 d, W
12. 。。。
    : q4 _& m+ d( Z! w  `* D2 j  |- n
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;
   7 N9 F, C3 A* T0 l2 c2 W' W
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   & M. W6 |' G+ Y. P. d
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 u+ k9 G3 F8 S2 e; U0 `6 F
4. {
   ; j# d7 p3 ^( X6 _
5. ...
   $ S7 E" ]! A  y" k
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   0 O0 n3 ?5 q$ E% V7 x! u
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);
   2 d! d& @4 u! \$ ~1 W; E& j
10. ...
    1 @; t! N& j4 i% I' ]
11.     while(1)
    - N, N0 @2 z* w
12.     {
    . ]5 M$ k7 ?3 {1 X$ x4 C
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 X- I( G9 F+ t- g' E, N0 u
14. ...
    . D  G  t% m" q9 \* p' O, V6 J
15.     }
    
16. ...
    ; n7 u) r6 i# ^! K* |
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" \
   ! T& `$ _% Q' K
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"
   2 M1 X. ^4 _0 c9 [  y3 X' ^# c6 v
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! J& n/ j4 G! e5 C2 b2 X$ q
7.     printf("preparing header\n");
   : \( |! h4 W$ d4 v
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . f4 ^8 o9 V# U' F! I
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 J/ i; e$ b$ {$ K
10.             STD_HEADER \
    7 k4 l, e, x2 i
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ! T4 n% @1 q8 ]& E
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    9 `  C1 H# l* s- P$ h0 ^5 T- }
16.         free(frame);
    
17.         return;
    : k( q8 u, I' z; R8 L( @
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" \
   : g* ^8 a6 V0 T2 `$ L, Q
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 q6 z% E% U: c6 k6 F6 a
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)
   
7.             break;
   ) O8 z' y5 n/ g: m2 B( b5 F5 U- U' M
8.         printf("sending frame\n");
   6 s/ h2 j' g. {1 R* @- q( L/ M
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   / @  y: J& T8 |) F
10.             break;
    / ?0 I  l8 t4 f( W) j( Q
11.         printf("sending boundary\n");
    4 U; j  _8 k' K8 _
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 `# c: c$ ?& `* q$ F9 k3 X5 }" 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>

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。

) E9 X2 t4 i- U

, B8 h) Q1 {) a$ \; V3 @二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 n% O2 X& A% I  k

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
     y6 Y6 C, [0 }2 i
2. {
   # X2 Q5 n6 a2 k% j* C
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : C& ^( f( d- }' U+ G1 O
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   + z" S$ y% k1 G- F$ r! Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' h, H3 {% p9 S! b
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + H7 W% Q: w! j: |* d5 o. J
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . c. j6 u1 ]  X
13.     return 0;
    
14. }

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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)
   
2. {
   4 v! p, }4 |' B* B1 q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   # }$ X6 p2 r0 u% Y% Z$ ]
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 P4 J; P" k; o. O7 l
6. {
   * v/ e; P9 q) i3 O$ F: F5 F
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 M  V7 f  U: n6 \: R* a3 a8 f
8. picture.fin = 0;
   + \7 q) e3 j4 Y6 d; m
9. }
   
10. else
    
11. {
    ( E" }' o: @/ u& w0 g1 L
12. picture.length = fend;
    
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    + k, N2 L: ~' q6 n/ M: B4 ^- u
18. {
    2 W. H/ X4 q8 ^& L. T. @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ z0 T0 ]. Q- e" w- E( ^
20. return -1;
    ' ]$ _( j  N3 d3 d
21. }
    
22. else
    & E% @' D( |' |6 {
23. {
    0 l% u# B) }& g( J
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 }: K" h8 ~8 y5 j& a% `4 n
25. }
    
26. }

复制代码

7 V  p; R; n: n- e' q6 i$ v
) G1 l" ^7 j' {% r- @2 y( [, I

, R' c- b% O; @: Q1 S' LiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html