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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1 \! N- H; H, S% l& N5 Q7 j( q, ?

# j0 P9 S* A1 _! t& d# ?

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

/ j  P6 }4 b0 |& z* K& u0 e

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。

$ `3 a4 q4 N8 k; e$ S/ ?

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   % l# H; b0 F2 ?
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . T6 F0 ~' n8 }3 t- n7 e- L  J
9.     int ret;
   6 |7 O& c8 M# `/ [5 v
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 {, E+ ^! Y/ a) y3 ?1 h1 F; l3 u  n
11.         {
    9 a) j4 W( H: i1 X- ?7 A2 O+ @$ z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 e4 |: n7 x- U+ N+ \
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    3 R0 ^& P" u0 b% S' i) ~/ A2 F& W
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    - `% g  N* J. y9 A/ I9 H
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 E+ {: J; C6 G
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! w$ `' u( S! x  b5 K8 T, C
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 Z+ e5 X1 {! _
24.             return -1;
    
25.     }
    2 j  ]2 W8 Y' y6 m5 D- {
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - j: {" D; ?  \5 Z9 |" J
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 J/ {9 L+ I; d1 K7 U% p1 u. U
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
      s% q/ o& I" k! l+ O
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);
   : k/ X4 {. ]5 o( t( x( G
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   : X6 v+ i1 |9 F; J
3. {
   - E0 y1 T6 o" ]' o1 h* T+ n4 K
4. 。。。
   ! c  n$ ?7 Z6 d7 H
5. while(1)
   " |& P! N  n/ V
6. {
   7 k, M; A- B& y1 S) O
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 S* {3 ?" z2 L3 a, `
9.     。。。
   * M2 p9 [- H8 w" _9 I. R9 Z. d
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    1 n6 `  e7 R# y7 O: }
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 Y9 G, G' |; m4 }7 P
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ( X+ L2 Y) ~: X0 D( K) p
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - m! P9 w; \  P! I
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;
   # d% v- _2 G  q* M- h" ~) ]% k
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! h: n- m1 D# K
4. {
   4 E) U6 D9 B% e+ M
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / u, k3 z) {3 B9 q+ ^/ n6 I
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);
   1 z, _. g6 Y, x$ w; e$ K0 Y
10. ...
    
11.     while(1)
    * Z! B7 b, }1 c$ M' w9 A  Y6 O2 S: T6 _
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : W, n+ y- h; e. ~4 I
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    1 i3 B. L* r1 U) f: b) ^* N# n
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;">
   ' R9 e$ Q0 w, m6 b! }
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" \
   
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"
   - Z$ @7 K  c$ y+ I1 r
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ) e+ p! ~  D# J0 G! A" M+ X
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 Y% s6 D* ^" u2 e( l- F9 m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   + @0 A: ?) c3 J/ I9 u. l' `% V
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : W# X0 @" N8 w3 V, ~
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    / W1 \1 T  m2 Y5 Q& _) p; I6 B
16.         free(frame);
    " b* O& P4 }/ k6 n" e
17.         return;
    ; a* `9 Z3 G' R7 m
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" \
   0 p1 o, H0 v/ u8 v
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   9 Z( G" k8 [5 Y: w( P* h) {5 m/ R
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   : U& N! O( y; }8 C- r
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . D( V" `* l1 _! c1 U
10.             break;
    , H* L1 [7 z( Y  H5 l' k
11.         printf("sending boundary\n");
    * f/ \( g% p/ G; Q" r
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

. {2 [9 m$ L7 p7 e3 N: P+ C

2 D: |5 u1 W4 Q1 H. s2 A" T二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
% R3 G9 S6 X- j0 s  u1 ?

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 n9 q* N3 [* c
5.     {
   * n6 @; u5 v& P
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   % I& i2 W0 x. d
8.     }
   7 ~" L0 O, |5 g, O/ p, n
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % L' w  a4 P) [3 Q7 K: k+ Z( C
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    / r% O& D9 S5 b4 N& L# ?
14. }

复制代码

4 ~5 [2 R  a5 N) U
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：
1 v$ l) P1 ]. B7 C# C
; i. n8 q$ v  f+ l9 d
0 l' N6 r  ?5 Z5 Y  _; K. k

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ( [( b" g& Y4 i" W+ U3 _
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : @6 U# ~* V  D3 U- ]- e  f
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + e; [  j- Y7 Z" L  M7 _
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   : V  H7 @! k1 K3 j4 T
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   $ m4 z( s" _  [1 z( X. \$ J
10. else
    
11. {
    ( J; ?9 ?" ~0 F) Z6 v1 c
12. picture.length = fend;
    " D1 `+ ]3 V1 ~3 {8 _
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    - c" q( o1 }0 O
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( i  {) ]) v+ l( U" z) U+ S8 z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
      h2 Y5 L8 b1 E6 R8 H- Q0 c/ d
18. {
    0 @/ r+ H1 X4 b$ }7 o( n
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 Q0 Q7 _0 p# h* U
20. return -1;
    * }! j* d, j8 R: }
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 S# d4 n5 z7 O: @$ a
25. }
    
26. }

复制代码

! E( d3 B# w9 z; U. e' H6 |
, G# ^% X; o/ w- l; t7 R

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