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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1 N% t+ }( K% b* N8 K5 \( Z. i) d

( \2 S: u0 d; |# w( v  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
( O. g; m  B6 |, Q+ A
' [8 u6 ~: k( U

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。

! S5 w4 t/ p0 r0 O; w! z* v7 |

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。

8 I! Q& Z* }/ r. \8 u7 C$ s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. {
   9 u/ [# e  V2 Z9 u
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' W9 ~8 i5 \) U( q2 m
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);
   / g) h% A; P: ~2 {9 }" T8 T
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    4 a5 t" q, Z7 I2 ^9 {9 P; `
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 S) U$ _2 ?- @! }1 V9 Z8 |
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 w1 v" L2 r8 v# ~( K8 U6 I
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 Y3 B% M" o& _8 x1 d5 ^
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    - d, `' \) W+ G3 e) P7 n
19.     }
    9 \4 l9 _/ P! j# i8 ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! j1 f5 i1 [, g% w
27.     {
    # z  I1 S; R9 f; w1 G
28.             printf("Listen failed!\n");
    - u1 G, E& p) ~
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ' B4 S" l( P6 y) I
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & F1 L+ r- g8 K0 r
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);
   2 t( X& z) }% ?! [& z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! V$ ?$ m, x) {  m
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 [8 P- @! l- p, n% y, b
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , ]5 v& j. r6 o/ H
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 j" a! v9 y. f; w1 t7 M
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

复制代码

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[])
   : W% ]7 t8 Z- f1 n+ k2 u
4. {
   
5. ...
     j; w- f# e& ^# F
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # M; [2 S3 ^  g. m% v, E+ Q4 F
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! V& p0 R# [" h5 O4 {$ K
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 T* E$ F1 d8 s/ i
10. ...
    0 F2 \9 h& X6 w2 O* [( }2 h9 ~
11.     while(1)
    + u  [/ z% V* n: [. y
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " w9 J& ^1 u/ T. D0 t
14. ...
    : J1 c7 X/ b) u. ?
15.     }
    
16. ...
    7 y) V7 Y3 S9 d3 T4 Q9 y% E" U
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;">
   % ^0 ]# x1 U8 A4 n
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) J: C  g3 w; z/ k
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 _) P% w) Z2 q  X
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # k# @% _2 d9 j6 h" U& \
7.     printf("preparing header\n");
   ) a) ~' [) Y, n) F4 ^" r+ a. U2 C0 v$ ~
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( k* M( U/ j- N! F" r+ K
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   8 f9 n% d( D$ B
10.             STD_HEADER \
    5 O% `$ ]% I, N
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    8 Y, s' a$ w4 g; ?+ X
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    7 Y" Q: S$ Q4 z7 X7 @
16.         free(frame);
    % F& \# R7 T" _0 x  U- q
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   , @9 y' X+ _. \& D5 ?3 Y( x
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 I7 K# f4 K, j% l$ |3 I. I
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    4 u. M$ h% f; K- V
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>

复制代码

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。

' H% O7 g( H; |7 k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)
   
2. {
   ' z3 K0 Z: I+ K7 f( ?+ K
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ b' E! t5 ?4 f% m" l" D2 J
4.     if(*socket_found == (~0))
   7 ]' B4 ~' S1 A; V
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : @8 O7 \) ?" i) l8 f7 F
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 T2 J, q) T; N- r, u, h( [% y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' M! @; B% n& _
14. }

复制代码

2 l% @5 m0 w' ~  y) h: l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：

6 A/ G" p1 G' ~/ l
5 s" I/ e( B  v% _9 g& c+ H4 n" _

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; Q$ z) ^6 Q8 k# j
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) S# d3 w. k: b6 R
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 A& x- V  c  r6 J% |  E
9. }
   ) T  [* X2 I8 R1 g6 E% c% Y7 ^  b
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
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)
    / J' ]# X) o# S( Z, c2 A
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / C9 o# `# q3 B4 F/ j
20. return -1;
    - I7 F8 w' `4 M0 _' J
21. }
    
22. else
    1 B% V; K, _  e2 m0 C# V9 h
23. {
    - ?/ d9 T% |3 A7 P: l* ]: u
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 m2 ]7 D, E/ o* s7 f% k& f6 o
25. }
    
26. }

复制代码

4 h+ r6 m2 C9 p3 L) i( [

# l: h: N0 ?1 }8 u8 j" GiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html