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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, r5 z4 r* E& H# C' z# F

: s, ]  U1 ~, W  n8 J

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
" F7 P5 w, e+ K  E) o
3 y9 m  Z- X0 k0 z5 [

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。

- t! @" L' G, R6 r0 X7 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。

  
  0 {) l) m9 z% T+ K

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
$ ~% \% n+ a+ S& c# \, D$ b

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; L; O- p, Q2 b3 m2 [; _
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ A# a& B5 ?: o* T1 y  R0 _
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 i) r% H6 ^1 S. m
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 c, s5 {4 ?% R0 q5 K' |( g! Q" t
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , u! }" ~/ s2 [7 R0 ]8 H
13.             return -1;
    7 W) P1 c4 B. N! t) N
14.         }
    3 ]: ?; d# `4 x6 _: ^8 q( Y
15.     int on = 1;
    9 d+ l8 P4 `9 C1 w  M+ r
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! Q7 q1 G  T& P+ G, p
17.     {
    5 Q& |" V3 j5 k5 s$ T' v
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      ^9 j* ^' k- @0 ?
21.     if(ret == -1)
    ; O/ _+ {& b3 W4 r& R) t9 B
22.     {
    - ?1 _8 c8 N3 X$ J
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    # G9 O9 [- H: i
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    " x0 f. r( s* Z7 h' L1 ^
29.             return -1;
    
30.     }
    - \7 u) w; e' v1 R; {; u" n
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. 。。。
     ], ]  @# W) {, n9 [
5. while(1)
   1 O1 y! `& t, F$ r; @
6. {
   ' j9 b9 }7 G* B! d9 i  P) l0 }. V
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 I& Z% I: {( }' j
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 M0 p# l# y0 o( L* l! g
11. }
    % x1 ]. t+ M0 r
12. 。。。
    
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;
   5 t) z9 P/ _3 J7 W
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   * n2 n3 k3 @1 `6 C* ?- R
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! h5 o+ K7 I! i) D# N
4. {
   
5. ...
   2 M. b6 F5 u" z* k( Y$ \
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   + I+ W0 q7 s- D- F# o
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     }0 r8 i8 J/ V
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    # H8 {# Z9 L' n* t  J
11.     while(1)
    1 v( i& o  v+ Y
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    9 }; u% l, _2 ?2 @* i. I
15.     }
    
16. ...
    1 ?& `. L$ n% }1 T& u$ a. a9 _
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" \
   4 H! y. n* |: P8 ?5 x" {: R' w
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ) C* |: w( d- Z; X6 I- N
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
     j  J" n1 w, ?% o9 ]- @
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   : ~1 I5 B; J% v8 }5 S
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! X% y5 w& W- x6 _5 R  C- U' e  c
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" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " m) y, H" S2 U7 u
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    1 z0 ^/ J  a) T
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 S) }8 X6 K. P4 z( ?! ^3 Y
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);
   0 I1 O7 Q4 \" ?4 M1 l7 o
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   # J( G" e* @/ y5 c# r9 @2 Y
8.         printf("sending frame\n");
   ! R4 U, x( P4 L- l7 a6 `5 F
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * c0 d- }% _  q8 Q( x( z
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   5 z& J9 a- _3 b  c2 h
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ t% u0 d. g3 N3 ~. _( |
7.         return -1;
   
8.     }
   8 C/ |! o3 d0 Q" W
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & p2 m4 w$ q; Y- ~6 T
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 j3 l9 e5 i  P- W. ~
13.     return 0;
    & v0 p& |, ~+ e
14. }

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4 @1 \0 Y  J0 t9 c& S
" K) ^) n# X& w7 s5 c2 Z6 R0 {& }- V. j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：

  E3 Z9 X) s$ U0 m& x

1. while(fend > 0)
     _' \/ P# `$ c! Q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / B" }% q7 w+ u# `+ q( B6 F: l
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ O9 N' \6 Z) T2 N6 o1 p( L
8. picture.fin = 0;
   ) M+ j. Q+ L0 t# E. V
9. }
   5 D' H( r+ N1 t7 t( w
10. else
    ' {- N3 B3 B! p7 O
11. {
      N$ M3 M& G8 m* G2 t4 u
12. picture.length = fend;
    6 [8 V8 B# {2 g
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    , M, N& |3 ?- A- e
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)
    3 D; }0 Y1 k+ t, f
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' z1 |7 c+ L1 V5 o: N, l; D
20. return -1;
      u2 D4 m3 L! l
21. }
    
22. else
    5 g" P  Q0 W4 ^4 g) p) C0 d
23. {
    8 B+ N- g8 C6 O0 N( `. i( P
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' V; X5 d" L4 h% f/ \
25. }
    3 K7 P3 G  J" B7 Z( x% w
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html