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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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。

9 \% s# Q# K: r; v$ E; {. b

& S0 c& E4 i7 j/ n

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. {
   % f0 A: S; _, t" k/ r1 y+ N
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; I6 v; @3 p- J3 t
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     @) G# Y4 F5 T3 H% ?
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   9 `0 D, S1 W* Q0 q1 ~
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ e) O( c  G3 V
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);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    & c9 Y5 N: L: u$ [
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    . x! W7 h7 F$ b4 I5 z9 v% n4 f' W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    " \$ l$ q; _+ |7 H) f  y. ~
25.     }
    ) q2 |# k- D3 [, u7 h) D
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' z, V6 M; s: i) A
29.             return -1;
    9 X# e" y  q7 _6 u# }9 u  R
30.     }
    
31.     return 0;
    7 x7 @' Q1 m, p. N, X
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);
   0 J! b1 m$ f. a$ Q1 F1 g3 Y, g
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ; ]: d* f7 x: I" b
3. {
   2 V( R- z. ?) G' n, S4 l) [; }
4. 。。。
   4 e( M" a2 S4 {% W9 j! b0 `  m
5. while(1)
   * ~% V) a; [# w6 H4 J6 N- _* l
6. {
   0 Z- Z5 w8 M( e3 H( P- f: K
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. }
    " I4 S0 i2 I' L3 x( e- i" H
12. 。。。
    / v  J8 A4 f; s
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;
   ; Y/ E% y" b7 f. m# Z5 `
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 v, {; ]+ q; g  o: h
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 C8 f8 j$ ~* O/ f
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;
   , i4 Y4 a' H& S# k
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   7 J8 b" S8 ]3 [. u6 @
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);
   6 k8 D( q5 ~& \. z" J* b3 ~9 T& {
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   + m% }: g' N- Q/ {1 l! e
10. ...
    ! |$ P$ e. o# t& k7 a  W
11.     while(1)
    9 e0 Z# Y3 U, f' ^/ Q
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
      h% s: `! p8 K7 i% g: i
16. ...
    5 t% `% a2 d: x% N5 F' s
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;">
   3 c% ^( U7 ]' P4 n6 I3 O
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" \
   $ |* r1 \& k7 i) p" S( l9 K# k: N: r
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   0 ?* @2 n0 C5 x, V2 y2 p- _
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / _% R% Q/ C* \2 {# s6 G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   9 @/ p, _9 _0 |
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & ?$ w. M* {) {7 s! g5 j2 S8 x9 ~
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 I" a. R" v: U& O% F, n( ~
12.             "\r\n" \
    6 y5 X1 u+ V( N9 Y: Y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      s0 k2 I3 G/ F1 n' g$ W" z
16.         free(frame);
    ! `. |2 X3 t( `+ f5 Q# x$ f5 k4 d
17.         return;
    6 u( ~1 a% M7 f0 e1 v! N6 L6 t
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     L! H  x+ i0 I9 l4 U9 E. @
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   3 k  l% M# g& @0 T' d7 \  C
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) h4 X) y' c" s% Z" l$ O- K3 k
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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：
: ~3 J6 r% V0 y

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ! t( I7 V7 }' i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : I" ]7 A* T( L3 f, W% |
4.     if(*socket_found == (~0))
   % n- g4 Y- s/ Z
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   $ J3 H) ]5 Y' S7 g1 a/ m
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 ~/ a! _7 }( D/ E  C5 I
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
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：
3 _! n3 }+ X" _2 `7 g
+ Y" z" C2 U1 A* E  L) d
6 h$ s: _6 d/ R' {0 S0 ~$ c  c" I

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! Q0 P7 T! K0 x9 J6 B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 @# g9 r* P5 m* f2 r; N0 }# z; C
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   : _- p  E/ i7 s9 a# w6 T
8. picture.fin = 0;
     M; y7 {. A( a; p9 Y
9. }
   
10. else
    ) }0 x7 P& b9 p- V, M3 X# T) l
11. {
    
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);
    ' o* E: A7 Y) @; L  O0 [
17. if(sendbytes == -1)
    5 m: Z4 T% X9 F; t/ O! b1 ^+ C: {
18. {
    * i# k5 q6 J$ [/ A* {# j- B
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % N2 y& a) Q. G8 o# l
21. }
    7 R1 v2 ~3 u# \: y) g- B( H
22. else
    
23. {
    " f; }" T. A8 M, _: f
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % I6 K% e' g  j  s0 ^
25. }
      A4 Q7 j0 q. i" W6 V1 q& ?9 I
26. }

复制代码

, ?3 Z, E1 g7 v- _4 I+ l
) d* r& q# f( [; g

# F6 ]6 y5 \' n" P- q& ^3 E) ~$ Z
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html