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 H0 {+ f: l4 ]1 U

: N4 `9 R" ~+ W) U* B

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
5 C5 V& O6 d8 j0 }' \+ t* H
/ k/ S8 j+ g  [' G) e; s3 p* ^1 T

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。

  
  

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。

0 i. w- W) x+ P% ^3 b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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   - y5 e! u/ D% w* S2 K+ A8 S% O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : ?& k. n4 |; l; D2 p! `
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 M# O/ Y3 B# h' q% J
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    " l) t7 s% {1 q5 C
14.         }
    ; @6 I7 @3 @4 J& m3 P
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 a5 B5 e$ M6 k7 k( Y, }+ M! w
17.     {
    ! o" M3 I' n! ]+ @/ t
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ; M7 R3 ^# v) G4 u$ n
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    . S! l- u& p$ g; Y8 k
22.     {
    9 l% y4 {1 j( Q( S5 K) y- R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( f" i. `9 l' M5 b! @
24.             return -1;
    # _" E/ ?6 a8 _4 P  w. e0 H
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % v: r9 D, Z( r& p
27.     {
    * L  h" y6 u) h, Q' W
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; E" @9 O1 r' s+ ?" A
29.             return -1;
    0 N% l* L5 a$ g% h
30.     }
    7 Y9 y1 `2 X7 T5 h
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)
   4 V8 s) {) G9 i3 o% j
3. {
   
4. 。。。
   / o5 c# @* H! W$ d; ^9 ?  _/ ^
5. while(1)
   5 w- V# B/ o+ U' A6 i
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . y( A  b' [3 b) y( N% K2 ~
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 G+ i- Y3 F$ E9 k) w+ F
11. }
    ! o7 E+ h8 R. W. q
12. 。。。
    5 w+ {# Q& @# b, s" T$ i; b0 G0 K
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);
   ( D" ?0 R% M$ V. s6 ~9 h* Y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   % F8 o# m2 |2 n& M- j4 _9 d
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' P; B) I' e( {, R+ \2 Y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + j1 p" V0 a5 d5 q  K, ?
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;
   % _9 _/ m) h) a. ]4 U
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( {' M) |$ I, q; M3 H/ _+ \4 c
5. ...
   ; ^( T' B6 v) R+ _) j
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   7 A( R' U  U: [4 L  U
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    7 Z/ s& W: r1 U+ T6 R
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / p8 X8 j7 w8 S  n; p7 Z- G
14. ...
    
15.     }
    $ t$ A) e6 z4 ]' p8 `
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;">
   # B( y1 T+ q) s: w
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" \
   4 _) E% S2 B. ?* Z) f3 T3 O5 r
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # j! R* t1 P8 d0 Y8 b) ^0 T
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / E6 s+ I  q5 a1 T* ~
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) T" c! ]. J2 y0 A3 C# q& X. J
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 A  h/ M7 T, V; M* o$ m
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , E6 G3 A& Z4 ~5 P9 U  ~
7.     printf("preparing header\n");
   8 i3 A1 q3 H+ r$ J6 @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; d4 q/ n5 `+ h  D- m& V2 y; A8 J
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 t; T! D6 Z1 J
10.             STD_HEADER \
    8 W+ \, T9 m) p
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 C. l: N1 t. n4 p! k% n. V
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 Y6 T. u* o: U! G! G
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ! ~% A: h% J! ^' w
16.         free(frame);
    7 Y) Q7 O5 v/ l9 q7 j4 ~
17.         return;
    2 ~, |* D6 ?2 T- ~" E
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" \
   ' t0 A/ L, E9 ?1 U- S
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ( z* y8 `! Q/ Y3 H) ^9 M. g
10.             break;
    / k8 t8 W7 t# h' w5 [& @
11.         printf("sending boundary\n");
    " Q5 ?7 S! ]" p% K& _# |' R- F7 v
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' y# k& f0 l  x' |) }- e
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % `/ R4 H% K7 |$ D/ ^9 U5 a* F
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。

& O) J1 H5 x( U1 b% g) ^

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)
   " G# y4 C7 V8 t
2. {
   # J: K1 r- y4 H. Q+ E: x- A
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 `- h7 `5 Y% `( b, j
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 b  q* R' ~3 Q* C, y6 P
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ; Y0 n3 L& p. B. T& V: v
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 Y( m% V9 c. J
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 d" ]- y! {# D- e0 M3 s7 Y% \" w' o
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

4 U$ O  |" p3 ]  s  @0 A* s- _& T
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)
   5 b  D! E* u/ G- G- e
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   7 p# \2 E& P: R3 g  j  k4 ?
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ' R5 P8 c) }1 K. F' A0 W( B
10. else
    1 z$ D; n( Z, M  ?* X6 p. t
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ; ~* T1 I/ F, U" h
13. picture.fin = 1;
    , {) j7 ~* H3 n& [7 |
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & p, s! h$ _! F: v. X8 X
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    0 x' T, w7 t* K6 G
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! ]1 u& [5 S3 T) y
20. return -1;
    
21. }
    6 J$ O8 o3 M* U; ?) m+ _
22. else
    7 i( l4 d' O( D, Q+ B1 k4 g
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! f" ^1 G0 r5 T0 g8 s
25. }
    
26. }

复制代码

2 ]% R; }  ^/ ^  M* A2 O+ K4 X

/ n5 B% S# e) Q
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html