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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  H$ T" ^1 k) Y8 u+ K- Q, _% T
( h- G% k: J$ h( ]3 r) v

$ e% f; H  @4 y% O8 c( u" }

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

3 [8 N: G/ |! \4 M5 u: g: c

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。

) [: L0 V" r0 E: 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。

# i% D, ]  S2 [4 C" n# ]3 z一、HTTP网页服务器
0 H! R. i) K$ K$ ]1 @& l

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)
   / P# Y' F9 H, S+ {. O  S) d3 y( _
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % N3 s# r6 N4 z. h
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    . y2 ^; t& i: r" F
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 N. e" O, u6 W0 t0 b5 i/ t
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    . l5 L! x5 j0 I( }2 Y& Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 p7 a3 @8 S( H9 c: j& P
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    6 I$ |3 B% X2 Y- N
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    9 W: A3 N" y) S
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 n- l" f8 K0 E5 L+ s4 O$ V2 \
24.             return -1;
    4 H: C5 Z. a* l) u; |+ q2 u
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + m5 @$ v4 E5 y: N
27.     {
    ! D3 Q$ w0 J4 n" ^  Y6 c4 E
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 Z5 ~7 f/ C7 ^( Z/ ?6 v/ p
29.             return -1;
    5 W/ D. b3 C# d8 i6 D. z
30.     }
    / m, d: [! V) e3 K; t  N6 i
31.     return 0;
    & ]0 [' h! e: i
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 s, \6 A2 W6 b( B0 a1 I5 ]
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - Q4 U6 G- ?& e$ F4 I# \9 [( q+ k
3. {
   7 F' k+ M2 K& \
4. 。。。
   $ E2 F0 \( ~' `4 a; c( R& A
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ `+ J; c/ I; o7 G. o0 s( K
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 S8 [+ ]8 i! M* s
11. }
    2 h! }5 h7 u8 ?( v+ u
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;
   5 \" J% |% w/ c  v+ c" ~& q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   7 p5 P  e  B7 p- \! A- d
2. pthread_cond_t pct;
   ; B4 l6 ^  S1 f! j" K
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ p+ ?% e" H3 }( ^) S
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    9 S7 e9 \) t4 h6 t1 N3 u
12.     {
    2 D) i! O6 d! `- K+ N4 q
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / ~; {: w+ E& `8 A8 f# a
14. ...
    
15.     }
    
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" \
   . W7 B- g# W# J: `
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 W5 m/ M6 F& P# T# ~
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % j5 K" U+ S+ h1 T: P7 G6 v
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.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    9 z$ l2 E# W, ~; A% c; n- t
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" \
   ( u4 H. y! L% e& U7 I7 R/ n
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / ]! b4 Q. W6 i$ _
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ' I, X% z4 ~) R
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   0 G/ B/ t, n9 ]1 H5 x+ |
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ' b6 n1 e8 z. Z* d5 U* \2 X
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 t: C) P: F* w4 b2 N' {5 @
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 R! z4 W9 [; |
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。

4 @( J! ]$ o$ R$ n

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)
   9 ]+ G+ x/ i9 i$ D
2. {
     n4 L$ D' J. o6 g8 q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 |4 A2 u. ~: ^# e. K( f0 B
7.         return -1;
   5 @" D, T  i  ?  N7 b' `# X( a$ C* M
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   . ^" K% ^, ?6 L8 g2 I5 S) ^8 N
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( n7 J" i3 V8 [( \9 s2 R
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . z; A9 L5 q0 g
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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. _9 c& Z* F" _3 J2 R5 O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：

2 I4 L/ d% t9 H
7 k; {, I9 j& O% J, o

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 @2 a7 Q* c! J9 e( h6 ?1 x
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! M7 |1 m" l/ v$ L
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 q- `+ i, f; ^! z: r/ x' @
14. }
    
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)
    % [8 j# b4 X1 _5 g4 L2 R
18. {
    ' f) A$ Q$ [1 u6 o) f: i
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    8 j' [( t4 Y( G2 t! n
21. }
    
22. else
    
23. {
    % \, ~. o4 W* X$ _
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " U8 s8 L! P7 k. w
25. }
    
26. }

复制代码

$ R' q- o" c3 n8 m/ p. @6 g

+ W- K3 h& C3 {5 x- }
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html