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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8 n( |# e  a7 t, Z/ d( ?/ I

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
! X7 V5 b' q0 h" m. `
+ K9 C5 t. R  L

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。

  z6 J9 _8 d  u( {+ D/ J; A6 X

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
+ x; p4 B. q- r. |

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);
   ) C" T( X$ ~) L3 g  O, v
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % ^; s+ }: M8 A+ w) j% K
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 r, U& v- w" J% V$ t# f
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / E' h; O7 {0 x' I' |# n
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    * v% ]( O; H% `& ?6 i) r# g
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) S0 q9 \; r! h
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 I8 g! E5 K0 A2 t' e
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % I+ f4 S$ h$ ?
24.             return -1;
    : Y# ?! j8 Y% _2 S0 l( V! y; i
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    : M$ `. P  V" P2 P# n# X
29.             return -1;
    - Q  ?' X2 a% V# \' s
30.     }
    6 L& x6 r: K4 x, N" y& Q! ~
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)
   ) V4 Z2 [$ k+ l  k" x4 O7 H2 S, ^
6. {
   6 H0 r5 \2 K: P; T' W" I
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   5 p: }& s5 ^: Z. [. v
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 l& o8 z/ @! x. J# U
11. }
    " \; K5 }, u: t" ?; D- f2 g
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;
   3 \! S( V! w7 c  n$ W
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % U8 l: ^" F9 T
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 ^; D7 j+ `  r/ L# H; [
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[])
   
4. {
   * D% Q: H* s  B6 F0 W# Q
5. ...
   " H$ [( x- N) ]& A
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' z" b( v( q4 [: Z( Z5 M7 [
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 H1 Q6 ~. l5 K* B5 N9 x" S+ y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    % V* F  t% g# H6 N3 g3 }
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    * ^  E: r3 B1 e; d# V5 d" l
15.     }
    
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;">
   8 H1 f- Y5 e/ ?6 l. V, b
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" \
   
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");
   1 N3 l; S* [/ f' Z- e9 w. H
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 N+ P3 g6 H1 G
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 I! X7 n) d0 B% v& W2 w
12.             "\r\n" \
    - H/ M% T: f$ D( {, x* J
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 V- r9 h4 j  Q* }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    , Z+ e( ]* Z" m% t( L" k9 Y+ v+ ^
16.         free(frame);
    2 Y  ^0 j$ T* I8 ?3 q
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" \
   & ^; y7 n  o( y  H7 p# H8 ]
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 s. V& t) p* c
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;
   1 a  T" C! a# h+ E
8.         printf("sending frame\n");
   , z1 f% f4 m. T  d$ q2 |8 S
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * C: B/ {: N5 O' z5 S: Q1 L9 a- d+ T
10.             break;
      s" F* I$ [% \; H( N, w
11.         printf("sending boundary\n");
    , Q) a! F# l+ o" v* |( C) n
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . _5 d7 r- s3 {* R3 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>

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。

! @/ p$ [+ d# [6 Y8 w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. {
   9 ?; {6 S- ~! N( Q0 D+ J" r/ l+ @
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 V' I, P% V: O+ b% |% q. |! {) A5 q4 @
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - N5 T) y' h# ?2 f3 Q3 ^5 i
7.         return -1;
   
8.     }
   , w! f4 n) x% U% p- k
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - R8 [  w  _) p9 n; G, Y( |
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , a+ I) M! D/ t) R! N
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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* G; w5 U' c1 }( a
, X1 k/ P9 X& _' Y) w6 R9 m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 w$ I- w8 m# \* y9 W: G

( J! U- g$ `: E; z( P6 m+ k* g, G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . Z  ~4 Z. i, o
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   + `9 a8 b7 c4 x. p' [1 G; `3 q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # _8 Y3 L  M- R2 E; d7 v
8. picture.fin = 0;
   % C3 b6 U% P7 q/ g7 n0 J
9. }
   6 w7 w4 u9 O# u% _% t
10. else
    ) M$ x! q% X; k3 ~4 d) u
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    , z* Q: s5 L4 X& s2 d( d
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * ^6 C6 l, }: L' q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / g6 ?1 w; N$ N: d- `
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ! v6 E0 k' f4 l9 D# o% t6 c
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - C8 n% p' [' }" o6 s% v; Q' Z$ r" ^7 B
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

5 y& P1 `* S/ R0 `4 J+ B1 }# s- h

1 i! N1 M+ C! P# h
  w: C5 L) m4 }2 j. W3 n* QiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html