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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" |+ v: J9 V) G1 m4 d/ i- R: i% q+ H, [
/ T( |3 Y* U* |. V9 [

6 S0 D- q2 P0 z3 `6 v9 T" H+ A

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。

/ j# i8 L9 f' A# D; j; g一、HTTP网页服务器
0 m) Z1 H" Y8 Z! V# S9 ~

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;
   2 N7 w" B! F8 [5 m$ |
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 V  ^, p6 K# ?, M. b$ I
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   - V! o% R& g) L- ^& D& D/ C) A8 x8 [
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - w" l4 M9 k+ {+ ^! o
11.         {
    1 O+ I6 O# W6 U. u0 G/ q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . e( I/ ]9 [! {
13.             return -1;
    : E2 ~9 D% e  s
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 ]" v4 i7 A+ H8 k5 s
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    . Q' n# e8 C; o; z' G7 |9 k+ _
30.     }
    
31.     return 0;
    5 F! Y+ |; j/ X% L9 ~' U
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);
   " h$ A/ O) C- l1 o/ A
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   9 g) i9 K+ }: ^1 e
3. {
   
4. 。。。
   
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");
   ( W) I% B( H! v& [! z* B2 z
9.     。。。
   , V: ~3 a$ R1 ^- J4 R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & h$ G; I2 M6 |3 L. B& L$ ?5 S
11. }
    
12. 。。。
    0 N- u9 k) |% Y. [& T* ^
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);
   / t# b+ W1 ]  I- u$ b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 }. J/ t5 h0 _8 {7 A6 A8 \
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;
   : W+ |/ M& a% X! F
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   4 i( V# w0 e) s+ F- V
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   + \5 Z1 O+ a/ v$ B( A: y" R
10. ...
    - N* Y- D/ x' w. C3 v2 s: j
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    % o' W$ J) h' C6 o; \# \+ d
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;">
   " H0 Q; Z- J9 G5 I8 w  _3 l
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" \
   8 J3 ~$ ]2 p1 F# |% T% Q  l8 @( l
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   : X4 s& E) L, o2 p; {
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   , h1 s9 n6 @+ E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & v8 G7 y8 J$ R, j
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 \
    7 }0 U* C; x0 Z/ F& i/ a
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      ?# \( u- N4 O- O; R4 f1 e
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) d( M! X" _1 M  g) ]  M% l
15.     {
    
16.         free(frame);
    - `- g1 K" T0 @; E) w
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" \
   & X  }1 k  R) ?, E, h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 J6 Z& r2 l: t1 C- S: e
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 [7 t0 R, H7 h
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 [0 f0 s. ^4 D4 d
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   0 ^; A8 @) r& z- g. e* ^4 P5 k
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , Q  ?1 W# L' k, P$ b: e/ r
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( B; J; I$ d3 ?" F7 Y/ x/ t3 ?
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。

" n0 H* Z3 \, W- a$ H

0 e/ t0 z9 S$ O+ J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)
   4 H$ _, F4 }9 Z3 i8 `
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & L: j* S8 s. k  i: d  I/ h( _
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   4 ^5 A6 P  t2 ?4 y, m7 H0 a% P
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; m: r- h4 B# g
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - V" b  {& {/ f( \
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 R  K+ X/ T. y6 L' Z8 ?
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 y3 j$ d! V1 K: r' _8 p3 |+ @- S
13.     return 0;
    
14. }

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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：
; ]$ h  d( P; @& F( n

! W' r0 J" R! v' |

1. while(fend > 0)
   
2. {
   , k  A. ?" }5 j& m3 M( d5 {
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   2 Z" I" \0 g9 d: o
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - ^4 {4 S. W2 Q9 W, |' x9 n3 {( d
8. picture.fin = 0;
   / U- b' J4 h8 a8 P- J, o
9. }
   ! N6 S: ^& N9 h$ |. r: R
10. else
    
11. {
    % a' O8 x6 e) V. V+ s
12. picture.length = fend;
    4 F/ D6 x" j4 U
13. picture.fin = 1;
    ( @0 a3 |8 w& S. c7 Y# K- B
14. }
    : }9 x$ L: A6 _
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) Q4 A% ]) {( I9 E
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' c2 a' |  O  D( c3 [
20. return -1;
    8 F$ K" c9 N/ N, A7 O
21. }
    3 |: R8 N8 }3 A5 A" o0 S  p
22. else
    + F' P/ o# E4 ?/ h$ t3 w! k
23. {
    5 B* W2 B, @1 ^
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    * `: o3 R& X2 D- j$ z) b
26. }

复制代码

( u9 m" }( i% H( M$ g

: c! q7 [! \. L# {3 c0 D" d2 PiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html