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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: ^2 G6 L2 L) H) ~

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
* n! q# G6 X7 x/ ~

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。

  
  1 E3 z9 E2 `9 H8 P9 e4 Q+ x6 T. O

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
) }6 {0 s* u. r; p7 Y. b

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   3 _5 o6 z+ D, T: i8 B  N5 m2 w& V8 _
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 H5 k: G: N7 y1 }, R: i8 B1 ~
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   3 J3 Z( E# w, U+ l2 r  s, x3 y1 B
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 J& q+ r/ d: l
9.     int ret;
   , c; Z+ i8 {8 e8 {: R
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 v& h/ T% i# }. x- U
11.         {
    9 O! k: R) j$ Z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    - o# @5 o/ L+ ~- ?: w3 M5 A0 D
14.         }
    
15.     int on = 1;
    1 Q8 H. i+ H2 r2 l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , W" o$ K7 m% b' M( j7 b4 v
17.     {
    0 P0 l7 J; q# ~" ?$ f$ l4 ~
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / f' Y  \& Z( {
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( H4 }& i) o. i# ^# I
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      o. i+ |# W) k1 ]/ Z) W1 `9 x
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ' M5 C5 X) [0 k' V7 a
25.     }
    1 Z; `8 d5 i' P
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    & k( D% O) Q# i& S  _. N
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);
   , L! u8 |7 G: ~" a5 I
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     z1 \! _0 D: l: |2 j
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
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);
   6 |; @0 h4 a8 T! _
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   5 W0 s) U* H' j) `% E+ w- n
2. pthread_cond_t pct;
   . J: u3 s$ Y9 Q! L3 o! X
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   + I) J5 a* q4 o" Y* [# \; Q5 q1 k' o
5. ...
   0 E; ?7 Q% t! F: }  a9 ]6 i- a
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   9 H6 H$ L' F4 _9 c
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   8 _- f2 r6 c2 M( l9 g; t7 ?
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    & |" I) g: F0 o% a
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ E* g" L+ C" x* v! v/ p5 A2 V' L
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    $ |& q, y2 H1 L# r# U( R. E
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" \
   ) ~) S: ]: E+ X. V; I
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   : @  p0 r  q/ `0 S
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ) s$ U; \% b8 D% d& G4 N
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! C/ n. R" M% A: N
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 ?; s4 C! V3 @! h
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 @, Q5 W2 u& V+ P! m8 r5 w
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / h3 U3 @; w; R' k/ W( s
15.     {
    6 L  D% U; f+ x4 {' p
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" \
   
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");
   / k3 E9 ?' p" }& _  `  r
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 s  q9 b1 p) ~2 n- k4 N( b
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    " z2 s" C3 ^. _: e
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 j% l& v2 o- ^+ t
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：
" m5 ?$ Q/ z5 f. @" q

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , W0 P  C$ f8 a! m
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   " f4 E8 ~* H" E5 ~' X4 u6 R
5.     {
   ) ]3 f! u! D6 U- P8 H/ j/ [" F
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : m! @/ I* Q1 i
7.         return -1;
   $ Q* z1 P: T( c6 k( ?" N0 D$ e
8.     }
   ; V& Q6 x9 n/ ^0 m
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , I7 P4 O2 s5 R  r. A" M/ e
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 T1 W# s$ Q& w
13.     return 0;
    2 t# C! Y* z! J. L$ r$ j
14. }

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  T) l4 M( z3 i. U, I7 x8 B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：
* {& m9 z2 |' j2 s

' U3 l* \/ Y( c. s5 ]

1. while(fend > 0)
   ( T4 M" D6 C5 e# D+ n3 m
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     d2 m+ D$ r7 w) j9 Q4 u4 ?( }! J2 c
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; w3 }3 Z9 o3 F3 q- j% Q: L
6. {
   ' V& n& ?% y4 \8 x$ N: Q' n: Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 n  X5 m; P* G: N7 `& E
9. }
   : v' q& ]. K, e" L8 b6 ~% d
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 D' N. \. x1 [0 ~
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    + I& d- Z  ]+ n; c
18. {
    ( v: r3 [8 _6 {3 y$ X; @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " {3 \/ x5 Q2 v: j8 p3 }6 g
20. return -1;
    
21. }
    / O) j7 C% f# u# }
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

+ \& Y$ p& ]7 n+ m8 {! g

7 y" ?' C: C: w" f) U7 o
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html