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 P: \8 Z! X# d) e/ Y9 A' l: N- \

9 D6 `7 g6 J& P$ P+ ^

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。

+ `# m4 N, x3 t$ V! i

  ~" q+ s! D( `# A0 J# ]& {2 |

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. {
   ! U4 w$ m0 l* f% n
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : }( w, K9 e; ~1 c
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , Z3 M/ k: E/ L, T
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   3 Z" ]$ |$ d5 N2 @
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / E1 {% E( P, y% h, Z- [
11.         {
    . Y" A- Z8 a7 T
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * d6 X( B5 o/ Q! @0 k8 _7 v
13.             return -1;
    7 b) T: A) i. M/ }1 _9 l
14.         }
    & D3 t. Y; g% Q5 }
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # f( j* |7 n, l
17.     {
    - [+ r; _+ E6 B4 k, Y# g
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    $ x+ @& z4 @. B1 N1 ]: K9 @
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / ?0 o$ j7 K% u: `# ]* B# e
24.             return -1;
    9 R% g# k. e  \9 e7 k, Y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 o$ _  L# b1 Y8 o" A1 w
27.     {
    8 d3 |: k: o3 u  W7 V% J
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    $ }* ^' f3 [* ~4 S4 D5 P
30.     }
    % m) A9 @/ b8 x- m7 n' Z3 P: Z
31.     return 0;
    2 @. a2 @9 _( m: ^5 W% e
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. 。。。
   & y' ^4 c" H' S6 O& g: n, O
5. while(1)
   
6. {
   % D  r* U/ q; G& y. I
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   6 T$ _) c. I7 R& @. a9 |; b
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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;
   8 L. ~( S2 V+ A" J
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 W$ I$ P  k& U
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. ...
   4 M% S" Z1 F3 \) j, q5 C
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ( M3 m/ K9 Y) j9 M1 a: [, X6 Z( J
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    1 u4 w7 B2 w' q) _
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      j0 ^; u8 f- i4 d! O  [; S% i
14. ...
    , d8 t. B, _9 A6 O6 n# m
15.     }
    4 N$ f9 x( W9 Z5 b3 }( c  e
16. ...
    1 P& J0 S! x8 `4 r4 a
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 z( ]/ q' o1 I: ?
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
     y+ f; H- u5 k9 c* _! r( q; Y
7.     printf("preparing header\n");
   : V7 i* Q: U5 x6 x
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    . J* Y" T* h! K, h
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      H) `( g4 a9 W
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 L2 [+ `  q& m4 n  z# H% y
15.     {
    " s7 P8 N, X& D) Z6 Q
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   % ^1 C& K6 B6 g9 H
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 q! c. A" y  v; p0 _5 d; o0 L0 |
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   $ K. q) @1 _, m7 \4 r6 C
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . g$ p0 P' P# a8 ~7 y6 k- {
7.             break;
   $ ?( c; F, M$ R6 b. r
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。

& x( E* ]: x" W二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
4 b7 ?# R  }( m$ t' S# V+ L8 m

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   , v  p) }( F) c8 D( _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' t3 M- g% Y. Q8 ?- |/ T
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 y/ P+ R+ ^5 r$ ?9 k, Q% T$ J
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   6 p& i9 V/ q% n% J; I
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   , G; N: }; i2 o. C6 g% g! G) u' D
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 {6 @6 g# f4 M4 F/ G( S
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ z# n% ^3 B' U9 p# x9 U: o% y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    , W' N3 j5 M5 V, t: T0 @% q, y
14. }

复制代码

1 K, `( U: w! z; v" n& E* P
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：
9 }' h9 \7 ^5 l' `& C$ T2 H% |5 L0 O7 D
  H; r  R0 n5 w% e" S, T8 I
) J" D( X% T4 s3 ^5 o  ]' _' E2 ^

1. while(fend > 0)
   
2. {
   4 O  @. `& j$ o
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   - n' j) ~& P1 r
6. {
   5 d$ o1 [; r6 D
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    . V, D) B  b, k& L; I+ N" m8 s
11. {
    + P/ r# t" ^9 K+ U5 l
12. picture.length = fend;
    7 y5 b/ c. A! T. r3 x/ _, F# W* f
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    % K# `/ i6 w. x7 T2 H
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    - y1 a; i1 ]2 ]1 W
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * ?8 L1 r) v& Q9 Z  O
20. return -1;
    % ?) g$ K8 H4 Z: V
21. }
    
22. else
    - m0 m+ q8 @" s9 z$ U. Q3 M. g
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % Q3 P1 r  _6 J" G
25. }
      w$ x2 r/ W! F4 O) o$ E
26. }

复制代码

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