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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8 z# q3 D1 B! v5 b, ]
0 Z( a& M$ t, i. b

, P! S. `" e: ~" g) }

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

& L* L  t! _' k. G" K9 \

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。

) A7 b7 m$ a$ Z( a3 r  Q# t8 m

% R' _/ F# s% G0 V5 S! X

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。

, F( A8 W7 V$ ?* ~, V; r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)
   / b' E: g2 C) i: ?6 V
2. {
   % I$ R( N7 x- a5 g
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 j4 W: ~' P* }
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 Z3 e4 E; n# j3 h; r
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * M4 b0 _# \2 [8 D% [3 U- t0 o
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    1 o9 N& v/ u8 {0 h1 v0 m
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : @7 r9 I4 K& g0 a
13.             return -1;
    
14.         }
    " u2 F# L  V! Y7 q$ j/ {; [
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    * \2 h) n# [1 S
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ; l  z5 Q" @5 y) A$ J6 {
25.     }
    5 j' q# T) G9 B% Y- ?
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 V6 @3 u6 X0 u  I' |; _  [
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    + \  N4 N: h# I( Q
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);
   , K0 Y. F4 y% }" O
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   9 ~6 y! \4 @2 v6 [1 ?
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ' b$ c1 G3 d3 D% s% t5 l
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   , Y  f" B5 \9 v2 P# D( E
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    6 F, G0 s, }. h) e' [; S0 n
12. 。。。
    / {* C) b* w% ^( D- i" o, 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.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   " x. e" b6 I8 r, ~3 _
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 \" n- }( g! V4 k; ]5 ]! [# W
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) z0 z7 ~1 n" U. d; Q
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;
   ; S8 @: Y6 h3 C0 [- E, h" z% _" n; V
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % B2 Q5 l. t! i$ f' G, F, S; V
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ! @" D, q& h1 t7 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);
   ; U! q7 g% U! Y$ B7 Y3 D' q
10. ...
    
11.     while(1)
    % c- v; w' V4 @* X% @
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    * e. q7 I/ v' }6 K- ]( z4 _. J
16. ...
    . {0 z" k2 S" P; a4 a  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;">
   ' V5 ^' ^( Y* Q: i: a! x: 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" \
   6 g! O2 E$ h8 C9 T* }1 ?4 t3 V
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" \
   . r6 C( t" O( [2 [
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   & K: o. G# g6 n
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 J. V0 ~  g( {
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' ]  b+ M2 ]% b2 ^
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   % K" |& J7 S6 L2 S* E$ @0 b
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ( `( j1 M4 X7 _, ~
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ [7 d. k' \% h* m( {3 x8 ?3 n
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" \
   0 y9 l! Z5 l$ L; y( w# |+ e/ C! g
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   8 \- C% E/ [  V: r" R& g: ?' C
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   9 D* [( `6 M2 i' f2 h& ]
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 E% I  m3 G, q% f. l6 w6 z5 F  ?
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 k8 d* V* x7 g( Q
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 E) f2 v1 g7 I* z$ O
10.             break;
    # G8 v, Z! U7 R
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - d5 i* X  ]( q
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 v3 p( E+ K! J( P

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) ]+ s5 r) _+ s
2. {
   ; l) V/ s( I7 U
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   + e4 i3 t* |" q/ L
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & F6 k% k8 r% W
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 h; v. y4 l- N
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , f) r! q) d, m: e, `! R! G8 U
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

; F0 N5 x7 @, M% e1 [9 P
8 e$ A/ j9 n, C% _: ~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：


$ G+ y# g: C/ Z! d1 T5 O

1. while(fend > 0)
   : M$ W* \' p7 m" s
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 u4 I3 C2 l7 J
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 ?) P/ U$ g' h3 d/ N! k
8. picture.fin = 0;
   ; b! @; F  i/ O( C6 B4 [; p% f
9. }
   7 G  o( l) ]; y" B2 _
10. else
    
11. {
      K) \& b$ A$ P! e2 ^
12. picture.length = fend;
    + a( |* Z5 ~* ]3 m! E1 }# B
13. picture.fin = 1;
    9 z1 i) Y& M' w9 U% L: K
14. }
    1 m6 S2 j- h) I6 H6 g- c% Z
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");
    / M- h  j9 B* r9 {  ]
20. return -1;
    . y& n3 m# c; {; A2 @
21. }
    
22. else
    
23. {
    ) U1 B# V1 t) L7 S/ x
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . F! B+ M  r1 v! b% @1 J& T3 ^
25. }
    * x( Z' d8 ^2 Y' \- |$ m8 ^
26. }

复制代码

$ s' Y+ p1 M. ^$ n' W( @/ ?  g7 \- X

, I0 v2 t; F) H0 \3 N' i' OiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html