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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4 e4 x! A6 M, ~7 M; O4 i7 n

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。

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)
   1 G1 A1 s" X9 g; H
2. {
   ; D3 Y- d2 j2 Q7 R, k3 n. T3 S
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   7 p4 g4 V+ v/ O
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);
    ( w: T* `- j; |9 X  v  H
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    0 L0 u: V) R/ J
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    7 k4 W: r' c. E+ A) M
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 X2 ^+ u8 s5 X* h$ Z. y7 _# x
21.     if(ret == -1)
    1 d& ^) M& R7 h, X* m) @
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . X6 T2 a+ v4 P9 X" V& i; J
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 o) n# s$ o4 @0 d
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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)
   0 i4 L4 a4 _& @
3. {
   ' x2 k# W# {: l5 T/ u
4. 。。。
   $ ]3 ]9 m: }3 r" R$ G, y$ V# V' o7 p
5. while(1)
   
6. {
   
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);
    / u, @0 {  F: d0 N/ h6 w
11. }
      ~! x- y7 R/ a5 d% |- @  ~7 A
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.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / c+ g: H( ?: o! v- x) D
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 j+ q0 @+ d' }9 J- t* w
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;
   / l& Z" J& H: q
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   2 R6 q+ z8 u( S7 y
5. ...
   0 [0 c% U. c+ U1 F* z% Q/ [& a6 ?
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   + g4 ]; i  S8 q  s; k- K, _* _3 x, D- A
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ; R. r5 {3 n! U, b
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    7 y2 K; z! k8 \: q
11.     while(1)
    
12.     {
    8 {% y" u6 Q: D; u4 U
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 `2 m" b  v. ?" J6 k6 v  v( n1 p0 q/ w
14. ...
    * R2 C0 b% \( P4 C# x
15.     }
    ! y' A0 G  _4 I3 e& A$ H
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;">
     E0 Y5 r0 d% Z* h4 ?1 j: P
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" \
   ; @" \1 V( ?7 V6 p
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # Y( d; [# [2 x2 D! F
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   & t3 L" g9 n& R
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - L& q5 \  G8 p% x- g7 R
7.     printf("preparing header\n");
   ; z& D! i7 w+ J8 _9 r
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # T! B9 D* u# J8 `
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - E' L8 G- Z* W7 E3 [  b) j7 ]9 c# u
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) c5 t% t7 n- [: k9 W8 @8 H
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 l" v: u% c* K0 j" {/ }
15.     {
    
16.         free(frame);
    5 U. }7 P" S& O! r" C, I5 D
17.         return;
    ) o1 U: N3 D5 V, W! g% v! 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" \
     C5 G9 z7 J+ i
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ( |0 o& S) i% D
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 |0 Z# D* G. T
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   + r) |$ C6 p3 P/ I5 e
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ' r2 E7 W/ i0 h8 m, O- l  s7 s: k
8.         printf("sending frame\n");
   $ K, ^" d9 C5 X/ o$ S1 Z/ i5 w
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    7 S& _/ O; b, Q2 R# ], {
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( g; e6 d+ D3 c- I: D
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。

! W& ~- _3 a( t7 h$ r7 q6 X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)
   3 D/ j. y, Y( f8 }, S6 f
2. {
   * B8 h6 l! L- a7 q0 a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   % `% W' C8 K7 e- b& N" m5 ~
5.     {
   - U1 f9 t4 f7 Y! B# G' I
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   4 F$ P6 f% @) G' J$ i, j6 V
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & J4 |. Y, G% B+ O/ ^  Q) A' b/ U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( c& p8 D) E$ j1 n; M
13.     return 0;
    : ?: q' y6 m$ a0 q
14. }

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+ Y  [) C& b( ?) `5 X6 [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：
* Y1 W7 _$ ^) C0 c" h
5 F. R; C5 D1 p# q& c( `* w
. G. ], W# f9 f4 q% V

1. while(fend > 0)
   3 j, u# i% I% Y2 c
2. {
   " r3 j0 n) c0 Y/ n: w8 Y/ H
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 ~+ g8 j7 e$ z1 f7 `/ [0 |8 \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % _/ V  o! D) g
6. {
   : \0 \8 U. Z) B. X7 d4 h2 w
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    & d+ G3 s* J" k$ R" P8 H' r
11. {
    8 X' ~7 d! r8 o6 u# U
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - p2 G6 s. A* U4 g9 ]
14. }
    1 b: k: y$ c. C5 m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # P1 B( e. a9 z; ?
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 b3 O2 [/ P# Z$ m8 _
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 Q; t, _$ J' D' d+ `& y: w
21. }
    
22. else
    , Q& w5 p* @" C! d
23. {
    - ~- k7 I; F) v# J1 ~! H
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ( E  }/ @1 @3 h+ A. u% Z" o
26. }

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4 T/ j) |! r7 U2 p8 |

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