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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5 t( J7 g$ A, l* o
: x: ?" Y/ i0 Y7 B

. d. g: {' m! [6 s; W1 Q

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。

6 P; y+ G5 X9 f3 I" r

8 @* Q: S' w6 c3 Y5 P7 v% Q

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
* J+ S+ y  W9 s7 y1 V& ]) Y

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 i7 b7 f7 A  h! u# h+ ^7 r
2. {
   : t4 L& r  g8 A1 Z* l+ M% Y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( a0 H& x/ v1 c' \
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & e( U. b1 o! _
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + @3 ?/ \0 E% |% V+ Z
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . N$ L( Q+ L( z! h1 {
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   6 A- O9 I7 m) Z- w. I- H
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    , a; Z  D/ U7 x5 X
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / m: d. u  B& \: E7 Z2 l- H; s! b/ R
13.             return -1;
    
14.         }
    / r# N: X! c1 X4 [7 w  J2 c
15.     int on = 1;
    / m6 C+ Q4 C4 [
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - x1 p! i+ k0 J) y+ i
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' P5 z1 c: A- b6 V; ?& c
19.     }
    3 i( [! h3 y/ B9 L! b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! Y3 L! f$ @) h5 r5 H- }1 I: U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) F4 b, b) Z! m2 P: }
24.             return -1;
    4 g3 i7 k4 z! R+ l
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      T; ~* t2 d: a3 [( j
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' y, i3 X* {) V1 O
29.             return -1;
    2 p& ^7 Q! q. j' V$ b: n7 b
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)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : e) M  M1 w% ^
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.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ' ?6 k  |$ j" e" w
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / x0 T& A, L' r& Q
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 f0 |* \& |8 O) z
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[])
   $ W+ x7 c6 [8 m7 X9 M
4. {
   ) h1 F! a: O$ C: |% {4 x
5. ...
   6 Q' U' x, A* m  m& H
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " }7 F/ E4 n% E; v
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' `" v$ _& K: w" ?$ n
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    4 b: c% v* P. l
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    7 H! q. J% n1 J# G) B
16. ...
    - A6 }: Y" S6 ]( d  Y$ V7 C
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;">
   ( V' l" h) y2 R0 c' O9 K+ k
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" \
   * d# k$ a( j. V/ e( s6 R
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   5 T5 I; Q+ a. \: n
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 S6 ?# V. g/ g2 U# N7 k) s
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   3 n5 N- \5 {/ I, E$ M
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.     {
    $ [- b4 p- z9 W* ^% m' X& T
16.         free(frame);
    
17.         return;
    2 F% f% M0 _8 g0 c0 x5 G
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" \
   : E5 A# N: W* c0 W/ w0 w# {" ~6 m' i
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ( U3 Q& F0 ^. C6 t/ F9 V% L$ c
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   & Q' I1 b# k) K& ^) u
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 i, u: {6 ^7 ]( i/ [
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " ~/ U% t8 {5 ~$ j! F' ?
10.             break;
    & A1 g8 O* I5 E  f& Z) m
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 r/ u+ K2 s% i2 S0 @
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。

! g  h% q; T" {* f# P; Q

# O6 H2 z0 P! y4 o1 J2 o9 t: u二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) y2 j& F) y0 u4 s) \/ ]2 @- w

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ( S3 O) R2 j- P; N0 Y0 g
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   2 m: O  |% s/ M& i! ~4 t
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 f7 Q6 u' L3 P$ a" ^: N" u
13.     return 0;
    : G3 P0 G/ q( {- H# B( U% j
14. }

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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 H- o* i$ A' d
' f* p0 M1 B9 V& P4 x. A9 w9 o- e. ^/ d. {

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. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ ]# w. c0 L2 {* b* n/ |
8. picture.fin = 0;
   + ?1 h& N/ @( N: D$ c
9. }
   ' ?5 Y; f. F8 _- W  F  x% k
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    % H3 n9 c$ x5 w- q5 |% d
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    $ s4 D+ O; S% {* K/ I* Z
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)
    , D! Z: O2 a: r5 F6 G- y0 T9 z) ?
18. {
    6 _9 O, }8 A/ T' T3 L5 v' S
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 F9 c  C. Q( k( W' Y: u+ V* _) H
20. return -1;
    - [3 e; J* `6 p7 c/ l- D
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : y/ f, c$ w+ G$ c7 F; ~
25. }
    
26. }

复制代码

1 i% {7 i& u( V% F  W, P7 B! e

. F- ?$ T  {  @! S( p3 A2 XiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html