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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5 Z* l: ?4 M: U8 l1 d" k5 o& S

" W  V! D# M% D% @! \

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
; J1 Q$ [, E; \$ b
& D( c- E# G/ B! j

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。

! T/ u; J' }1 L

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

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. {
   % T3 _3 b- |0 c  H; Z3 i( Z
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   1 i# p4 ~+ ]1 C2 ~; B5 p
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   & C2 d% Z7 E, n1 f- _4 [  s; g
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   # @% z; |+ g4 h$ U
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    $ g. [" x. l, |4 q* Z. H
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / n# |# j! L: f* H' s& J
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    2 z  B% E- z* G! _9 s, Y! N
25.     }
    - E/ {2 Z& j7 r. |& n/ O$ u/ K# j' U2 s9 T
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * V7 s1 ^, m$ ?
27.     {
    . G. K) A! O! r  w, H. C9 L
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    " P) b% ^. W: R$ i4 e
30.     }
    ' }; l3 @6 n5 B0 o7 x: s' _
31.     return 0;
    " Z7 D- n( B( l1 K1 G  W: l: x
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);
   8 A5 K' y. \# |2 i+ X  C6 p( g7 A
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   & x2 ]9 u7 m# K0 u( `
5. while(1)
   # ~6 H: \! f, Y8 }; ^2 u- N9 I
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ' ^2 z& ?6 l1 Y2 \0 H  D: M
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   3 l' {9 h& E2 ^/ a/ o  s
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 p( a4 w0 `+ d' B* a
11. }
    
12. 。。。
    
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;
   9 J8 E" B2 o) D
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 X, A' J! Y1 K& `1 @6 [
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;
   " N' m. h, n3 h. I* E- |
3. int main(int argc, char* argv[])
   % V* a* v: f( q0 f- o
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % n1 b$ `1 N6 E
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 \+ t4 R0 O8 |6 T( D% {5 N
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   $ Q/ Y0 n  x+ @7 m
10. ...
    ) ~8 Z8 g% [1 y7 c& j- h; ^( j) O" s
11.     while(1)
      o* \$ P, C* [, t6 c/ v8 C/ o4 k# K
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - y! }) {% G5 K# q8 [! i  a* c+ x
14. ...
    # m: F/ {  Y6 d: [/ M% W, j
15.     }
    / k- N% |; |3 K- p
16. ...
    7 q* e' M$ ~4 g6 g) n) ^, 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;">
   
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   " J( ?& T( C1 b; G3 L* G9 l  J
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   - h6 b8 p7 Y& X# ^" g; A/ l% \
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' a: ^% y% p( i5 j
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 ]' i/ J- e5 u: K$ O) f5 F
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . ~5 o3 B5 a- I; i! }2 C
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    * r! w9 ]% z' `3 q
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 V8 E# F  Q8 i) `* [6 _5 y' T+ q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    6 f: J- M3 B3 k* G: b
16.         free(frame);
    ! \/ K# |+ z9 m* m0 T" x- x
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" \
   ' P: Q( _) X- |, F
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 J1 u5 R2 t5 Y8 D& P  X/ o# h
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) \2 I2 Y8 p" M8 n- C4 m
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   * K, t  ?9 o' I9 c( m, \; o7 I
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
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。

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)
   9 A: h$ [+ e4 v% a. \
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   8 c. H6 w$ U# |* w
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 `/ g! ^8 o) l7 d% @
5.     {
   : p) l! H8 z6 o: O& [" i* B( @
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . p/ {+ r6 f1 Z6 U8 L- v
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' ~' t. K8 v* @# X. n" [
14. }

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/ Z. U" O* l! ]1 ^4 X& {
: _5 x: I7 v8 o' Z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：
! P9 w; ~9 d9 z7 @+ I4 e
6 b; n  I* \7 {4 h& q! k# `3 l4 H

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * Q- ?0 {1 ~% L3 k+ \
6. {
   ; T* d7 ?  S5 T* D5 S  s5 T0 v4 P9 Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! E' O) D+ _: w: w
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    3 Q# A9 m6 I* h- N
11. {
    
12. picture.length = fend;
    # N7 K& P0 }' {* P
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ' h" ]& s6 E8 u( h( U6 Z, p6 u
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)
    * b, b" Z2 e0 ~2 x% l# W3 h
18. {
    ; O* V% L4 _( ^4 c+ v  L
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    9 o0 z' D! m; T1 A, w- ^) h7 N
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 l+ u$ p- O2 x5 c8 K; c+ ^
25. }
    3 _) W8 V* K) o3 H* Y
26. }

复制代码

4 p) ?) }; `3 l. I6 h

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