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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' N4 D- i% N. o9 ~; e: ~+ N! y% ]

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。

7 R/ m7 T! }9 A4 I9 y: @" @

5 d5 h0 n7 Z7 Z2 B4 R

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。

/ T2 E+ D; u( ?' c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. {
   7 W0 x2 }. O7 Y8 ?9 ?
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   2 P- Z0 m" i" y$ G
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - |5 M! U- T8 J4 {! I
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 ]8 N! h0 ]$ F% g: u! _
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 t- d9 v4 Y8 M1 v3 M' ]$ N/ W
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
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);
    0 |3 ~* u) P" R# n4 c, B
13.             return -1;
    2 {9 N( B; J% y+ B  t6 j6 u4 O) v9 D
14.         }
    & ?, d( i% d8 f& B1 h
15.     int on = 1;
    9 o: [5 I2 w* l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , p2 l6 ?$ p9 v* m4 r: V& l4 K7 C9 ]
17.     {
    ' F( A, D$ X2 y2 y$ x' v/ y
18.         printf("setsockopt error\n");
    . r" m' v7 d( N$ |; M
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : Z$ P5 {% ~4 l8 }8 ]  \2 C4 C- A
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    6 X! X$ K, R0 C/ l3 b# }- _
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! f* j/ t6 i: z% b
24.             return -1;
    6 u3 A7 p, \/ W) v
25.     }
    + n5 W" t$ V2 E
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 ?8 _2 A: {' z: Q! X. W
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 e, i/ ]+ b7 [, o; R' T% W
29.             return -1;
    
30.     }
    , R, x; m5 ]. L; g# o# c
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)
   . x7 K# z0 [8 {+ [
3. {
   + T: Y0 [2 h4 i* |# M- I8 X! h
4. 。。。
   
5. while(1)
   . e$ P0 ^  {4 _. Y) U, e
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   " P! E/ y2 }6 M& m' `1 u4 m( Z/ T4 l- R
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ( E2 d; I: D& |' K3 V
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 i* V& X" x+ C! I3 T  u* P* r" e
11. }
    
12. 。。。
    2 r7 p3 v- X+ C6 {& F; `
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);
   1 o! Z1 E( e2 P
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   & D3 r/ ^1 b8 T0 w6 O8 y
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; O; v- }/ s4 X
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;
   ' d8 Y/ F- ]% n3 p5 z
2. pthread_cond_t pct;
   2 U0 m4 c" Q8 a$ F$ s
3. int main(int argc, char* argv[])
   5 ]/ A0 K( n$ X& t" e" e
4. {
   1 d( W4 _1 n3 p& z: I
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   + ]; C4 O$ v6 o( Z/ |3 U* ?% h
10. ...
    ' ]. V4 r- \8 Y4 j: D3 @) K3 t
11.     while(1)
    
12.     {
    ' s' b" T" q+ l0 u
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ; p* U" a5 m$ n! D
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" \
   . i, V1 W4 y" S5 K: }' 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" \
   # T. Q# |- k5 u9 Y7 x, @
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   : t1 M) T8 Z8 {
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" \
   $ `# L% T0 I  q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    6 O' W% s5 @( ~6 N1 {9 b
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    . c: s  `) `" p+ M0 J' U0 Z) e
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; w$ l" C7 Z) Z/ z2 x+ e. a
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 _3 E, C% r% e, C6 F0 N! l
15.     {
    , n5 n9 d+ g1 s5 a3 n
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ) i2 `4 Y* k4 _/ i2 d: H
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" \
   # h& V* D/ X3 m7 d' c- O" y! v6 m
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / d$ ]6 B- ?% z5 P- H4 v3 n6 c7 j
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;
   5 O3 @4 `7 N$ Z' W5 |
8.         printf("sending frame\n");
   + g! `/ m3 _: P' h0 W
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ; G+ n7 q' A. Y" B. }( _
10.             break;
      N* r$ ^5 k" O, b- W) N
11.         printf("sending boundary\n");
    - Y( O( W" a3 G: P
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 {4 z% w& C, R- }7 A
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。

( ~6 f) R' z+ d' b( j

+ K3 S; @# o& ]# Q, ^" Z+ ~8 o9 E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)
   9 L( M4 w. k. K
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! }$ k3 Z" f7 e( |4 d9 L0 w( f& i2 S+ D3 t
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 A( w7 k) c4 w! U% {
7.         return -1;
   , Y+ R% e6 A0 [; L
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; e2 O- G1 ?6 D
13.     return 0;
    - G2 C  M2 l% A* C% e2 F
14. }

复制代码

# l5 t6 w% {& u
8 y9 y8 B) @1 z; O2 d: k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：
! W3 v+ j$ ^/ K+ e) H
7 B+ d. j: S6 K/ E+ r; w! `
( x9 B% A) i% L3 x$ |

1. while(fend > 0)
   
2. {
   # `, {. Z) ^, b2 q. x% Q4 A+ {( b
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   4 o1 u( {% L, E$ L4 Y  |) J. g
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 I& z! r6 _# C' P3 {' D2 }
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   . _8 Z3 @% O; a) g( `0 C
9. }
   1 D6 g# b  q; t7 J; L' H
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    8 V- x; p( h9 {" v. |4 w3 i4 u$ @' d
13. picture.fin = 1;
    - G6 J. }% A6 `, u& C
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . w, p, \4 k2 z3 k( U
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) W0 p+ h& S' f6 [; L8 G4 J  d7 z
17. if(sendbytes == -1)
    ' d4 `) K9 F- A# D3 W
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; m: p% e- z0 E- Q/ v; i
20. return -1;
    
21. }
    7 p1 L8 f1 V! i* W3 o. k
22. else
    " V9 V$ R) `/ w4 C
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

' M# l, U, t  ^4 B9 {% q/ }
  c8 C0 C! G) V+ N. U

1 q: u8 w& E" @1 u: t  e
9 P4 V3 ]! F+ c4 S6 P. ]/ r  kiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html