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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  y9 N& N  t% 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

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。

一、HTTP网页服务器
3 s8 v( m# j' T1 \3 d

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)
   0 t5 g/ Y  U0 X; l
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   $ A9 W0 j4 u! \3 ?( S/ V
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   1 g- s7 M/ G. j, [
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      P4 v7 o; C  T& T+ c' G& V
11.         {
    1 t( _+ ?# Y. ~6 A
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ; d- H( w$ n% R, l, D
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ( Z1 n( Q7 ~! U
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 B/ |( B1 _5 I. B
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    1 ~+ L% y# w: |- \" f8 h5 s* c9 b9 X
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    7 d4 |! m+ K; L9 h* p3 D! T
25.     }
    3 P7 B& H: K' n% h- T
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    # p) F* R6 t5 C! c: b1 q
29.             return -1;
    6 N8 ]$ F8 C; l" C& _" k
30.     }
    3 J* w; r+ N/ I. F8 ^& f
31.     return 0;
    0 H& L# k: L& z* V0 }! Q
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);
   ' ?" s- x" Q8 @/ L. D9 B
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   # ~# S. V( `2 p, I/ _" E, ~! u' g
5. while(1)
   % r, N7 R* J' d% e
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ! x, y' Q5 N" R! E" N
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 b1 E! Z. P7 W* g" I
11. }
    8 u# {9 q0 r0 @4 W6 n. q: B3 p
12. 。。。
    / d+ n  _4 h" I9 u' [* m- J
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.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % t: q# U4 n% B' ^% Y: \! C5 x: {
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : f4 d6 B* ~8 |
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' ^4 B1 ?% ]/ W- ~+ ?" ?
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # S0 Y) S, X: L- y% f2 V  W
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   / G( F9 i. j- @4 [7 T
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     H  ~: b: J" I* I
10. ...
    & e5 r0 J) W0 V
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : {  Y) K: I" o2 m
14. ...
    
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;">
   8 _/ w( H9 _1 S9 l8 g' a( ~
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" \
   4 ~7 t% H3 Z) d* D
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" \
   8 T1 S( v# W9 y6 C/ g& M
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : U2 O5 P$ x, Q
7.     printf("preparing header\n");
   , Q$ P9 H, i3 c- f9 Q. i/ h1 o
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 _& [% u* g- E( H
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 h/ ^- K; @/ h! v# B& E
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . U4 s9 B" Q1 E
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    % ]0 R% z7 W$ q; O7 ^4 Y/ P! }5 s
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" \
   : Z/ D- Q) V+ t& W8 C/ E: \# F
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");
   2 N) ]2 h% m7 H: e+ n) q! _
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ; t3 P# \& g' r/ T+ G$ h- q
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ( s6 Z3 E4 Y6 _, k) l1 z7 i
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    . a' A* y& N% q1 |
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

3 A: Q/ w8 ^$ X二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" O; w/ L2 O! L+ V

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   * v0 a6 Z: @. H0 o1 t) f
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 v  H$ @: }$ C" ~
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & w" G. ^  T2 y. E# w
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * ~8 S2 R8 C! Z, [$ U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 P6 y1 G( m/ o2 c! q( H: e0 A. q
13.     return 0;
    
14. }

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0 U, n% ^" S( U7 Q, c8 t3 A
; g( {" l0 F. y5 |9 x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：

. y4 k. m7 C7 F+ r3 i

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / [9 W: u+ m( ^6 G* h
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " e' c4 g" S& Z
6. {
   3 w5 U" Z- J3 l+ i( z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . N$ A8 a7 u% T, l% l' H% d) g
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 U& i" U5 y( T% w
10. else
    . x, _- b* o) e6 _9 ], t: J1 g$ O
11. {
    + K5 y& l% P0 h+ J% j/ _
12. picture.length = fend;
    9 H5 _+ a- C1 t0 Z% [
13. picture.fin = 1;
    ! z& l9 d3 T1 n6 g: u  Q0 `
14. }
    / z# ?4 h" U# K/ A
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)
    " ~1 c/ A, K  D  |! K1 {
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    1 {) {& x( Y$ Z3 O% ~* ]; J
21. }
    , p4 H0 L* p, p8 _6 V
22. else
      _) J. g3 f' b! P1 @# J& W
23. {
    * v* C; X# u" h0 {$ \8 m0 R' b+ c
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( y- C4 [- w" }2 x0 ^. S
25. }
    + s9 X" f7 {3 O! k5 J/ e( g
26. }

复制代码

- i1 D" ?( G* t' J  y* M7 a6 k" U! J

5 H1 x7 e, [$ V$ A+ ^iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html