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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& y8 U7 t- q8 W& d2 o+ c. ?0 h
8 N* S/ a( @/ b- F

- D- r: q& `+ 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
& u- T) p; _1 C

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。

  
  ; n; U( x% h# b8 I

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
$ B& I* r7 A  h- B9 Q; |* o* y

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)
   ! F. W. D, F! J. V9 W
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . {4 P" U4 \. K
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . I% T$ B. H: x% |
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " T& e- c3 D" q' L; o& I) H
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);
    7 x# g. M7 V# [! w# ], a
13.             return -1;
    * D5 ^/ n) N; i1 ]5 g" ~
14.         }
    
15.     int on = 1;
    , N# Q$ j! l7 \' b5 ], g/ K! B! L* B
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    4 W' b, B# {4 o$ z$ h+ }! |* Y2 @
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 k2 Q( R' Y# ]3 i
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ( m  o8 I( L0 F- g4 _
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    7 V$ B; a; U9 J  K4 m7 z7 q3 ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 g3 }6 l5 V" m" O
28.             printf("Listen failed!\n");
    & y0 }. ?% g) q% {- ]
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    # E0 x6 J; Z) H8 [( |# R- Y
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. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   6 L( X% a% C9 [* N2 o; A8 r4 x) c
5. while(1)
   
6. {
   - K% O% R; H$ o
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & n' O2 K8 a& V" o# m! t/ m
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' \* K3 s/ X3 B. l
11. }
    " F4 W0 d5 @2 \8 J9 J7 }
12. 。。。
    5 c) v- M7 @( k6 U5 Z9 V5 v7 E& L
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   4 M  M9 C5 E  y1 C& Q' f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ A" [: b. c8 u5 X8 M; |6 _) U' T
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 E$ C( B  m/ p4 s# B
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;
   , H8 M% ]& x! {. i
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   8 m! H5 I7 v2 N/ t4 T
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);
   & G7 N. }2 Z: X' Q3 i
10. ...
    
11.     while(1)
    5 U- u, J9 ~- E2 b# N
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 v/ v- r" ~. B( O: U
14. ...
    
15.     }
    2 Y* Q: z! d$ W- U
16. ...
    % _! |2 y. N9 [) j+ G
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" \
   $ D- T: B" f6 b4 e
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   + q! M; @" {/ o0 N
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   . }+ u; k4 `  }) }! z2 g6 }6 |4 b
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; ]+ G# I/ b. t6 m
7.     printf("preparing header\n");
   8 A- q* V' g3 e7 w: p
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    + t; G3 p+ R. ?( i
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    9 J. ]' u3 v- t
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    * k" C  g: j/ o
17.         return;
    : L9 p, G8 i$ u/ X# a- k
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" \
   " [, K+ `# e; t. i9 [
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.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : q5 Y" O, F2 j% e
10.             break;
    . n- u5 x# \- e9 @( x+ j
11.         printf("sending boundary\n");
    1 v, b7 I9 j  F6 Y  E7 @
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' p, ]5 t9 Y# k# x( x( s
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
% H9 k; ]+ c/ v: v/ g# K

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);
   * \5 j+ v8 O5 H7 k" |0 l6 {* q
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   1 a% L9 r' f* H0 f% K6 R( L# |
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 V0 n/ q' |: |1 `, L. x; d
7.         return -1;
   
8.     }
   7 T' y7 t0 X4 P) Z. K. V  {& {: E
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 U" C/ f) n: [8 A
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
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：

: F  J* n) n4 y. F: K, p
& m+ z, Y2 f/ K& b9 w

1. while(fend > 0)
   
2. {
   1 ?+ |  m  R6 j- C1 {) z
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . [* V) s- Z- @  C8 U
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ) H5 u* q( Y9 t# i9 C
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   0 A4 ~$ }+ w0 {
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 a/ b* r) p4 B: @
9. }
   
10. else
    3 Q, T/ Q- P5 \* v
11. {
    
12. picture.length = fend;
    1 `+ C) P( F+ P3 D- v7 w/ N
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    * U, j* H3 ^9 B* c- \
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    , d+ f& r+ d+ x9 H! q3 g( \
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 ]5 m5 g8 G# m- E3 A3 b. {
25. }
    2 K9 Z) R" O& s9 G0 Y
26. }

复制代码

% l, D, x- M! }. A' A/ }

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