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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6 b0 A" G" q- x/ W0 g: i& Z

$ ^1 o$ s) V6 @* F

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。

. l/ Q/ ?  }0 T* R! I5 m' p* v' `6 ]

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。

  
  ! t1 |* b: x1 O! I* r+ W$ X

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。

" x5 Z4 x4 P6 l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)
   * c" E! d# G! f1 ^
2. {
   + Y" ^- i2 x3 ]8 p: E# T
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " S1 n, p( o: s
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; J& ^0 V  C% i) ^
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   2 r; L2 k; z, q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 F  {1 }& \% u& Q% j6 ^! `
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 R0 c# \+ B) b6 W% z4 Z& {8 y
13.             return -1;
    + N, m7 _8 K% ~9 `
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * x+ `+ G6 o$ h
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) ]. z6 D. z! g! s" k
17.     {
    0 R6 W! z% Q4 y; c: [) k
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    & V) M- l. N% Y' [& t& Y
22.     {
    & w$ |8 [- B# Z2 W; N* E. l
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    : V/ Y1 j$ J& R1 p3 `3 q; L
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    4 e; F4 |: h+ D% w
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 e- G7 E/ W( Q! k3 a- P, ]4 |3 p8 Y
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);
   1 P6 k; P2 o8 m- ~2 ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   4 x- X/ t. `) S; A6 w7 K; }; F, k
5. while(1)
   1 c" P7 r' O* [7 {; e$ X& `5 C- r; J! w
6. {
     Y: ^4 l: V# f
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 u8 Y& P+ d/ _+ [8 D+ a' N5 M
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : k" R5 q; s8 M5 v5 V
11. }
    
12. 。。。
    6 o% c& L# X6 T1 d
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);
   & e+ T: {% b2 D/ m$ V
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   & B, ?* A2 m; k
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   - I' I% g- D; y, O+ S
3. int main(int argc, char* argv[])
   , T3 }% y1 R- T5 ]
4. {
   
5. ...
   ( W" Z1 D. \( w, P
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);
   - m$ u5 q4 T3 k7 h9 e# L+ r
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    5 Q" h* T/ `% m/ m
11.     while(1)
    , r9 S4 e. M! `/ J  I" b1 V
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; d* p5 ^* ?- U6 ?
14. ...
    2 [1 a4 \! H& c: ^2 w: J0 u" U
15.     }
    8 ^' a4 c  |  k4 b* j; Y
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;">
   ! m3 m7 s" ^0 r; ]: [2 F
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" \
   1 X/ q+ e: |: O9 A. g" j3 [
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" \
   ) M/ U# E. R- m9 D! `
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 y7 }( G0 I: T( G7 W
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 H0 J2 J' O3 d' P
7.     printf("preparing header\n");
   
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" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    7 Z# d# V6 |. b2 c, x7 O3 a' G, F
16.         free(frame);
    ( \( X9 Q0 D! u/ h! Y
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" \
   : k8 X+ o6 B" ?5 Z6 e2 _
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % l1 J( C$ S+ [" k0 G7 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)
   ! g. z- w* R, V  |4 X2 a- j+ A
7.             break;
   5 V+ ^4 t0 U4 x8 N3 l
8.         printf("sending frame\n");
   7 r7 ]) U' |9 L
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ! U: e  G( p# G/ I, L
11.         printf("sending boundary\n");
    6 g5 o2 I- q8 V1 u# |: v
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 M% q0 m, i$ }. ~6 y- I; h) C. t
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; @8 {& B+ d: R
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。

! `5 T! z/ W# r5 @) N8 t

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' c5 B, D' y; _6 e1 {9 C

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   , [/ O/ `, @$ |
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - z7 c. ^& ?) p! L$ b
4.     if(*socket_found == (~0))
   . T2 v4 H9 e* h7 g
5.     {
   # p6 C* Y' V- ]$ _
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . i2 r( J6 v+ X# y" D) K: p
7.         return -1;
   / c2 T7 u$ o  l: ]0 I. z. b
8.     }
   ' [* R* Z0 c" K' e' V
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " ~, |) K. }# \! ~
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & S7 H0 c. f5 W
14. }

复制代码

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：

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)
   
6. {
   7 r. y; G1 ^* k8 L
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 p& n# V1 _/ {; g( [
8. picture.fin = 0;
   3 Y$ T( z6 v. y1 [7 x; N- C2 w
9. }
     Z# D9 g% n$ R" b: ^
10. else
    
11. {
    8 d9 x% O# \- r: q! f
12. picture.length = fend;
    4 {5 n+ P: V. j" n
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ; m( P* _6 h$ U
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + s: p4 i. L" U6 x
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    0 O; i, c0 Y/ H& `5 A3 K5 r5 V
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    " j' ?* S. L  l# {/ O0 ]/ Z
22. else
    ! R- l. q" d# O! B
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 b: p! N- c5 H/ S: |+ ^" J
25. }
    4 P9 S* z* Z% p7 x0 C' p
26. }

复制代码

  |. C) `& u0 [( t8 W" e. g
$ y$ X; y0 B: V/ X8 G  [4 d

# T+ M# F3 f# d& y2 U2 l5 e3 J
+ p( ]; o0 D4 ^) j$ V# diMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html