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 T. b, Y. H* I) h8 J; 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

$ V3 j$ y) P& W. u# D4 s6 N9 n

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。

- O6 @! Z0 ?$ r1 Y" V- }2 W

! v0 y1 r" c5 B$ A! f* 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)
   ; R7 z- |5 w! S
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , W- Y7 \0 e. v6 J- u$ n$ V# ]2 h7 e
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
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);
    + B/ X! S2 q  l
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( ?7 {  n& w0 R6 }% R+ _$ |
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 z$ `8 n9 n/ K
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    5 L8 h6 ]0 M/ d0 m/ u
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    9 r# O7 W4 v+ N: @$ g# M- t
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - E  ~1 Q4 G8 ^) o: f: X
27.     {
      L* h5 I, {1 k  F- A+ s
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; Z9 r8 v) j2 I1 E' |
29.             return -1;
    
30.     }
    + x) v- w3 q, ?+ P- 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);
   + r6 g; u3 R3 v( c0 q! z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   & p. }( u+ V. ]! _( I
3. {
   - w+ A& j  z$ I. c& E
4. 。。。
   
5. while(1)
   * v8 G) [# p. I2 |2 z5 ]2 h: R
6. {
   , y+ ^$ ~3 s! H7 ~6 F
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);
    % R* T" {8 k7 m; ?
11. }
    
12. 。。。
    : @4 g1 R( z8 L" e  X
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 b3 Z# H9 l1 y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   4 Q6 h& }; S0 f; q/ n2 C7 X
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   5 b) A* F7 c! K: F  s
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ; K' t% C3 E- k# S0 g1 Z
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 Z0 x2 o; ~5 y
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);
   ! t5 o  i, X; f: e
10. ...
    : {. V) W( X8 N5 |8 R3 _- q; M1 ], F
11.     while(1)
    / C; v% Y; \# ]8 v$ y4 f
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ L7 s- h" W0 C% V% N9 ~! b
14. ...
    * |; D$ n- v9 }5 _- ~% R) c, H! W
15.     }
    $ v# Q+ d9 ?4 l& z( N
16. ...
    + `, J' s& p+ {- l' O8 W
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( k  S; Q8 o: D3 n4 o4 F) t* i
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" \
   1 _* b! d/ M3 Y& N
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - i/ ?( \4 I% q- f# A5 w( L$ y' F+ t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   4 m( B. ?4 v+ Z
7.     printf("preparing header\n");
   9 Z; i+ ^3 ^! r( e- @) s
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 s$ X3 `1 c0 I& |: ]. G
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");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    / C& [% `4 o' y# d; t- d, c. C
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" \
   + ~/ _' O8 I7 |% w4 B, G3 a4 q
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   7 }3 G! E) A# [* Z- h* D4 Q, O& m
7.             break;
   , i8 s+ v0 B1 ~
8.         printf("sending frame\n");
   2 \5 w5 i8 _1 e5 U
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , S2 L, T6 A+ O3 f! @# n( B& h# W
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 p6 ^4 C* A, R( x1 K
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。

# e! M- ^, S9 `9 ~

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 Q$ X8 `. ^' r& \) A

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);
   1 T! W; {! r% N" K2 M$ m
4.     if(*socket_found == (~0))
   - M% H! i- j6 ^: w1 T. U
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   1 E/ u7 ^+ f- e, _9 T! K. c& o' @
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; C$ p- O+ Q; l) N" {% f( P: W4 X! u6 I/ k
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' m1 E2 b, W# y8 e& _
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    8 H% G- ~, B" U1 f4 f
14. }

复制代码

! I9 A8 ]: U; M7 R% P- 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：
$ y  c1 a! p) A, V

2 V2 H9 _+ t/ ^8 n

1. while(fend > 0)
   4 W, A" P4 x/ v- x1 O% {( P
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 R# J5 H' h( X9 |# g. ~% m
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ) }+ ~: m9 s4 r. A7 G9 s
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   5 }9 f# |0 \7 Y
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - ~  }9 f. x% ?" }6 C
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   - J' C: ?' U: i) {- j0 H) [( O
10. else
    
11. {
    " X, Z. `, j) E* R6 I! }
12. picture.length = fend;
    ; Q) T# A! d0 F3 U9 u4 Z: `
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 N9 ?  q* c. p$ {" z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! g" b' T) G7 c  m
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    2 J- N+ R  U" |+ c0 q6 N- C
22. else
      B& A4 @0 x3 @0 X) {" S/ N! V
23. {
    6 F3 [9 I; t9 o5 g, e
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) {9 E3 N7 u5 K5 ^
25. }
    5 W8 r6 S' z% E; n
26. }

复制代码

, y6 y& U7 X$ A, l# t1 E: \
6 G; V/ x/ ]* Z

- H# o$ _% }, U0 V) w2 O) n( A% B/ E
& r. V) L  Y) ]; \3 U* M) E3 kiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html