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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/ w  I( G! t4 w/ Y- O6 f

8 [' R; R7 l. V! }1 D$ _$ M

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

% O2 ]! l  E  c- s& R

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。

$ F: o1 K! r* w

+ v) [$ P* C8 Z4 x3 r

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
% A5 F, s9 e5 J# Y+ A1 n+ \

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. {
   $ H( W& p1 T8 |0 A5 @# G
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 Y* q0 V( T1 R5 t0 N! I
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # s: j) _/ S) D. P3 b- S
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 d. r( }& `, E. I4 c
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ x3 X% U. \. V# l# O" o4 F& Y
9.     int ret;
   + X# I& h. D: q' h5 X0 y5 c9 j3 @
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ Z" [( J/ o0 j: [; I
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    6 j& F: D8 u" B
14.         }
    
15.     int on = 1;
    - g, g3 y( F$ |8 c
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    , n6 k# z/ Q( W4 A4 w
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    % N) G3 ?& v: ~: W) F
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' v7 k2 x) U) c: Z
29.             return -1;
      C) L9 B$ n* F/ ~
30.     }
    
31.     return 0;
    7 r: b1 \1 c9 Q  B
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)
   % k$ d% }1 [, q: o6 C0 Y7 N; K- n
3. {
   # c/ q4 \' B) I
4. 。。。
   + d& z9 r9 ^6 {% L1 U8 z
5. while(1)
   % _, R% S: p+ G  j3 A1 d
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   : H' f/ G- A4 D- j8 S; V" d2 G
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " ?' f8 A/ c- h, U- `& d  N
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;
   , X  J3 u) T( w8 U
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 I4 Y% Y9 X- t9 M" ]$ K
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 V' g. e( l) U, O/ \+ `, q% L* B
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 g! T8 _' ], V6 F0 Y1 M; a# 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. {
   5 Y* b1 |  ~. `# G+ J7 @
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 }9 O# `  L8 [) B' j" }4 |
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);
   , F; v* h! D* [
10. ...
    ( @, R- ?: j# |! M" V' e1 s: J
11.     while(1)
    
12.     {
    & }% o, n" C' a- _
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 T7 ?5 S  T; k$ ?0 ^
14. ...
    ) b4 _* E$ f) l# O2 u6 o
15.     }
    7 V* B* m* z; X/ O; H
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;">
   . m- H% ~8 _9 d0 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" \
   
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" \
   8 _1 `( u( L  Z. l2 T  Q
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
     D8 ?; h* x7 Z: `0 O1 j
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' z3 C6 ?& }0 H; [+ B
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   / J0 t  }4 T8 A; I  S, W
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    : Y1 [; h% i. ]9 `3 f
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * U- e/ j0 }% @' ?2 y/ M# m" p
12.             "\r\n" \
    9 I( d. n7 U$ V$ F. I& N5 m5 \0 N
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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 X0 l2 X5 n0 a; `0 S
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");
   0 S) l) W  B/ A3 y0 [; `
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 F  `  D/ ]1 O/ }* i
7.             break;
   ! A7 j# V" \! ~  p% Q
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    9 j* g# h7 ?& I- F$ `3 J% H
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 }/ L. M& t/ u9 V2 E1 ?- h1 y3 d
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 r$ r5 J8 ?. {; {, [
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。

- {, ^- n' I1 Q& E! q

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)
   3 b6 X2 v3 h$ c
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - }" y# ]' E4 Y3 K
7.         return -1;
   % ]2 |+ N$ J7 M, K+ @! S
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
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;
    ; l7 t9 R( s7 N, ~0 J8 a
14. }

复制代码

! a" ?$ c- Z) Y: [1 q7 R, {  [
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 ~* J7 d* a0 z! A, x  N, Y, `
4 _1 l3 f% N% ^9 }1 O9 G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     }0 J3 d+ C3 m
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( Y( Y+ b/ V, f+ m" _' N1 _
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   0 l$ l* y5 B' P, {2 u+ e+ J
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , \4 m- h0 C, p0 r% j
8. picture.fin = 0;
   1 _* l! D1 `2 H0 p
9. }
   
10. else
    8 K7 e! X  [8 s2 L
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    # d  v7 B! f6 a' R/ \$ S& t
14. }
    / |6 z; W% b# m. d
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    # l. o8 V" s, |# ~$ `0 z( ]2 S
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    8 R  ~- ^( M( s2 M/ |
21. }
    6 ^# c4 Z# o: i! m$ _* a
22. else
    ; [) c& ?+ h1 w1 V. y! ~5 G
23. {
    ! b' b& p# \  L+ ]. W
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    $ \* U2 S, [3 y
26. }

复制代码

5 o$ }8 F& [9 G! n1 N; f  w

3 P2 O7 v2 r# d6 f4 Z$ }/ uiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html