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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0 z7 s. J2 p# @5 |: L( B( J

" |+ D$ Q: _  y! V! A+ w

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
7 W/ v# y9 V0 ?+ e4 A" I6 w/ D. K

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。

6 a) `8 c7 I+ ]9 q! A6 C% ~# J

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。

# P, E: r8 D' o( e+ R& G* C一、HTTP网页服务器
0 R0 a! ]( ~, X: d) V

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)
   , l9 G7 z2 {+ U# x. u0 j% Y! T% }" a
2. {
   : {+ l' D. p- x* A5 }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + v. n( h4 W0 v4 {% |; [/ }
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % @* v8 c2 ~7 m. }; F. K& ?" V
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 [' M% z# {7 K; V
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ T7 O7 x6 g* y4 O4 F9 _* Z
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   & n, v: y; a: H; e/ @
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    " a* j- K9 J& l/ M3 D
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 h3 O. E9 N! T4 R: w4 ]+ p: F
13.             return -1;
    7 i, \4 W6 ~7 i+ L# m
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 R' A: U+ g$ ?# E7 I
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & a6 v# \# R; C  G" z$ f
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    7 N3 R' i6 Q6 q9 q: T3 y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ( M( d! E. Y8 w# s
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 i" N5 O  O% j
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; {- D4 o# y* s+ Z
29.             return -1;
    8 v0 e+ i# N% D' t( w8 M0 S8 z
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 a% r2 f% g+ {/ J+ Z, V
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   . M% `6 p7 H4 a$ i9 c. g
3. {
   ' R% s7 T  o9 c% U; j; o5 ?
4. 。。。
   # @5 V9 Q4 X) v
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");
   0 d" y3 B0 v  |! y3 Q# N7 Q5 X
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) u% L7 d! Y! {+ z7 m+ v& W1 d
11. }
    
12. 。。。
      m- z2 F& }  p8 [; u& H' K- K
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);
   1 s/ k$ j  \; W; d5 r
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   * L/ x- F2 v- V; B  ?* q' S
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; a( D' w7 k; ~  `1 E
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;
   4 E% ~1 j& V# {4 G* x! {& M
2. pthread_cond_t pct;
   8 |. l9 M/ K8 A5 r8 [5 s
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   : Q0 H  k9 q$ U' n( `5 L# V
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 k! g/ |6 }( N  G: m/ Y
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % K* _, G% f2 q' b+ Q# P
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    , G$ s) `- b- w. j: I( T
11.     while(1)
    
12.     {
    0 N1 k+ ?- {+ L6 ^
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    * q0 W2 \& o3 g, d( w
15.     }
    . |& L# @0 G* ?2 W7 x
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;">
   
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" \
   , Y( y- A2 _. c. J& P
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" \
   ( Y% h4 r- f6 P$ B+ |
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     V" O6 b* F. [! i, \
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   * V- I2 f6 N; Z9 T% s
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 [& j: v- R( b4 \
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " ]! e0 @6 Y) l) R8 t
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; @( @" d6 S% J
15.     {
    . R  M; I! Z5 z" I! K. Y
16.         free(frame);
    
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" \
   4 O; d5 L9 V2 [! d' Y' e% Q; c
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 ]; ^5 T; u6 A7 p' k
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ! `4 u- W3 e6 y- ~# F/ z0 i' Z! v- u( R! ]
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    " }4 ?: H. y8 t/ L
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' u4 N; }2 T% W, @+ u, l$ f% |" N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; F/ N5 m( I7 n' O) I' @
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。

- a' \0 g  i& k% h

+ F8 k/ G/ Q- @! u1 j- l二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 \4 T! t+ h/ K$ d

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   9 R: `# B2 ^6 w# F& G( y* ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ' _7 W. k9 }: N9 V
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

0 ^1 G" T0 L% q. K# f
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：

# G0 m9 Q, I4 K8 r6 y

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 e) {; M3 _' @7 E4 c5 \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   4 x, O, t0 @5 q) D$ M! x% L
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     p$ R) E7 x9 s. G
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ( ^/ i# d0 O  d( U# b& X6 H; ~
11. {
    ( l: X6 Y( l  g/ @4 y
12. picture.length = fend;
    : s" g% Y6 C6 R
13. picture.fin = 1;
    6 D% d, @8 t$ ^0 M9 C7 n! x
14. }
    ( E4 v& t, R7 h4 @+ Y) f/ ]3 h' B
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 T! [; I: W, |& |0 b" T
20. return -1;
    0 u* |3 I2 l! w; \$ Z) l
21. }
    ! W$ }) ~/ K( ?4 M; Y2 _. H; G- C
22. else
    
23. {
    $ S5 I* d0 ]' J' M9 f; i% N" A, i
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    / z7 l7 l( S# p! P- H
26. }

复制代码

5 w0 ^9 D5 V0 E% R4 w! O; |
, I+ \5 h8 {8 ~% m+ I' l5 M$ S

9 T) c5 M) j  W( B& ziMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html