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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: G: g! y7 ]1 e! K4 o0 T
) v0 D5 s4 @: m# `# f& M

/ ]5 w6 Z, ?" l

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 F  E+ q) n& D% G! s

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。

4 l4 N/ e9 N- A! ]4 f/ q# A; Y

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。

  
  + i1 j2 ?4 @6 l

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

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. {
   . N; t; B* l& Y. I8 k
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   + y3 I* ~! U; d& _3 r
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 ~. _4 s/ W. M  w1 K* {1 Q
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 Z. X9 v4 Y8 P# ]
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * d# u  ~0 s8 r+ ~& h8 d( E$ ^
11.         {
    2 x) W1 n  X: K3 {3 w  ]  {5 [  q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 S' u/ \0 e) @: o+ w0 h
13.             return -1;
    
14.         }
    # P3 P0 ^  S1 q8 V. F8 o9 x& S
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . W1 S; }# x: f/ @! ~4 O
17.     {
    # }3 V# M7 a6 N
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 i; n3 ]: Y9 G6 \
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    / y) r$ }* Z0 b& c0 h: C
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 K+ ]- V* c7 ?, m
24.             return -1;
    - ^: f2 h& C1 h& w1 g! J: J' `
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
      N2 }; i8 k3 T
28.             printf("Listen failed!\n");
    , D( m( F- x1 C, D5 O6 T
29.             return -1;
    
30.     }
    ( O% @; U! U- i3 L1 E0 x7 r
31.     return 0;
    6 t/ K- `6 b- g- p0 a4 }
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);
   ! \) D1 U( |/ n6 _
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ' V; \5 \5 k) \
4. 。。。
   / s8 _& n2 l9 N$ x
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   8 h( @0 K% ^" l4 u
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 c' K" ^3 S3 v; V' d% p
11. }
    
12. 。。。
    5 B8 U# O: U" @$ F) T3 L2 T
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);
   * z  D* r+ b3 c: s1 ]
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   4 j* W5 @$ T6 h8 D
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / i* _- d) V1 c( N& f  Y) m3 Z0 K. I
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 b; Z/ A/ \% E9 [7 o6 G
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[])
   
4. {
   " k. I- G$ _8 y) Q! b/ `
5. ...
   + [+ N0 u' Q; S. c
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   * _! D& |. s& \; a" V
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   3 u8 D; |/ |% n7 C9 Y
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);
   0 C) b) k8 Y' l/ v1 f( w5 X
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    * s  i. T( U6 ^$ O" i
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;">
   
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   6 b6 [3 `$ \  y" Z; q
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" \
    - W! @% G) _6 E' G- g
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 N5 |( Y4 B' J8 p
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . \4 G- c+ l0 D8 `' q! p
15.     {
    ( A3 f5 T9 c/ K* r  x
16.         free(frame);
    
17.         return;
    . ~$ H. R! B, `! e  f" 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" \
   ( v; H  C( U9 Q* {
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   1 \5 L7 L7 Z5 V; P' T7 _
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ! x  I# g3 v- Y1 I
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 S* Q$ D2 z* R) v9 x) y' n
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " [1 ]0 L/ |' M( w  q9 f5 i) j
7.             break;
     |" P5 t/ H; Q9 S
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 a5 d( J% E: Q6 Q; V7 o
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ! Y7 N! e. c- m, I
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % o8 a- E+ [' O  C$ ]
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。

3 C* \+ {# w0 h# [8 W

) L* f# w" A3 x- S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)
   " D, u; ?. o( O% [% V6 B$ r
2. {
   ' \: M6 R: A3 F, j7 ^3 G1 i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   7 g6 Z& B- Q3 u7 D) w2 a
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   0 [/ P7 z: V1 K' G7 H; z- B
8.     }
   $ R  I- B2 N7 u3 b  E; m) |
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 S8 t- H+ D# C" r- ]6 y: A6 F
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % j$ r1 W8 q9 r" d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; c% \; m' \) d
13.     return 0;
    4 V+ L/ M( d5 o" g. g
14. }

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( o3 y/ U+ \; p" @+ \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：

% y" M& _6 k' o" ]# D/ ]
4 N% P' b' x3 b4 U; A" ~- I

1. while(fend > 0)
   
2. {
   3 U9 r% r$ O/ F# p2 I) C' e
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , z$ O* k# f# t
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   0 P! e  R5 `# o/ f
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 z. `/ Y& W, N
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   - L8 I; J4 ?$ g) ]+ @
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    , L0 d0 M3 y9 Y  q5 T0 G1 ^
14. }
    2 F3 q- F7 Z1 j' [
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)
    0 [! G: s* {& o, ?, D+ s4 \- c( U4 y
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 N) m; t8 P0 x, Q5 S1 D; g
21. }
    
22. else
    
23. {
    8 O/ z9 d% w" `+ J, P
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 X1 ?1 ~0 D( N4 J7 g
25. }
    
26. }

复制代码

1 @# k) \; C+ T( K& m5 ]

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html