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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. k% O# K. e- Q* t, f% z) ~

2 ^; b7 T3 |5 m! d% }

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。

8 k. ^" f$ k' ]; C/ c9 e: S; ~

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。

& L3 R" K6 ~7 v一、HTTP网页服务器
- y' s* U$ ]/ U/ ?

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)
   3 r: P. C" {7 g9 i' f# o9 I! |* {
2. {
   . w/ g3 G' j- p, u$ q5 [+ T9 ~
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   2 b: y+ r# ^" `: S- x7 y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; t& U* t( b& T' Q: l
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    9 b1 \. j; z& }! _! w) Y, E
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    / a- g( ?, s) [( p1 U7 X
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 i* m$ G, ]2 D5 C( Z7 R
18.         printf("setsockopt error\n");
    7 l- }9 w! t/ v+ a! |; n
19.     }
    . H+ E+ c2 \  b6 B% y
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * ?0 x& g: N# [0 A9 Z8 S. c+ A
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    * ?. t. s: M" Q$ r; F
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * c' [  @* d! ^7 I7 U
24.             return -1;
    ( N3 v' o3 A9 g: {& l$ w& v
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ( \# r, [6 x, {7 @0 c
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);
   + ]0 F2 I( M8 ]2 l/ X9 @& I
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");
   $ |. ^( `6 V% Q. @
9.     。。。
   ! E9 |6 H6 ]9 V* T: H$ L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 g& Q$ K( o( a2 V
11. }
    
12. 。。。
    3 {4 N$ f# {$ ]/ Q, \. I. v
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( S7 C! ?7 j4 T0 U: 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;
   / X/ M0 G1 G3 h7 N1 {
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' {/ M1 G' \" D  q  ^, x
4. {
   : Q' Q2 o8 ^% |' n* K+ G8 h
5. ...
   $ T+ C1 V! U+ k# r5 z, w  ^+ b
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);
   / N4 X1 a# b6 q$ ~; J* s: K
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   9 F% `" A8 ?3 K/ [( H! O7 t2 U* Y# [
10. ...
    # W/ U" i8 }) ^) g" G
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 ^% u4 @7 n* E1 a
15.     }
    
16. ...
      }; t$ ?" b8 N7 R$ o. a2 g# R3 i
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" \
   " V7 x6 U7 d- D5 z: N, N
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   5 V4 h/ B! y1 X' ^" I' l
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 S3 Q/ ~) C; E  E0 v
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 C; b7 B' m7 B2 I: m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 m: Q. ^0 b" x2 Y& u7 R. O
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    + F6 B6 Q5 D! ]8 a  o) V8 n! l
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.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   6 ~5 c1 n% B. Z, }
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   * m: r6 {$ y, Y* t0 i8 G" V# Q
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 G4 r) F5 u# c* H
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 ^1 x$ j$ H5 Q5 G2 M
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

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)
   
2. {
   1 T- l) a3 o' Y" t% k, ]
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ Z! x3 w7 p4 C# f3 l
5.     {
   ; O- U% t  S. @- k' L/ o4 q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . H6 K0 {* L* P; k# B
7.         return -1;
   ( O- ]7 g0 S' F$ [6 N- _
8.     }
   & C5 z7 @: L! [# m# B
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; G6 V7 K. h+ s: q# U$ y
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " k% ~! P& i7 d' E
13.     return 0;
    
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：

" e) }: P* C1 K7 B

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 {  s- |5 O0 |
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 _& z( p: K' F6 v8 [
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . z1 X6 ?$ W; B* s. C' Z9 _- I5 G! h1 |. o
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     L6 z9 G: C1 I1 g
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    , Q8 Z/ Q" a" Y2 f" }. N
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( o1 w. d. G* s: f& ~+ N: w
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + s- |$ i& P, a8 K- _" k
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 ?" Q+ [& h# }7 \
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    1 b6 p6 ^% j5 s' v$ G3 Y) L, N
22. else
    
23. {
    8 Q* z8 h  w$ {; c& e% d6 m" F
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 g2 P1 L6 i$ k. s  F
25. }
    6 N" L& B7 ?( k
26. }

复制代码

( r# {5 \, f6 c" }4 Q

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