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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' B3 M1 |2 S$ }+ @* w4 b' o) i
' K, ?! z6 Q% Z  B5 `

. j4 r9 O. d  F

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
6 z: S3 R; V& z& y. m- k. \

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。

# n- p' y  Z( \& @$ G) z' A

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。

, {" }% P, D( D" @一、HTTP网页服务器
; o9 x8 J; j6 y0 v

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 l/ z# m. i8 m+ T' f5 |  |! n* ]
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' R- ?4 M2 o2 o# h" m4 F: K6 i: N
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , D. n; q1 R- W) a/ U1 K8 X
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 p( \# C: x0 L4 H5 Q5 j' x
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
      |& u  H0 V# F4 P1 R  U7 n
14.         }
    ; k( m* Z" S; E, t6 B* p+ ?
15.     int on = 1;
    % s4 i6 O# Y  h, }! q: P& w
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : N% f  |) o& g3 J% i
17.     {
    " x! F. |0 P5 G2 d" D& Z
18.         printf("setsockopt error\n");
    - O/ c) ^; N- l& V7 }
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 G8 c$ B% K. u/ F' L* `- @! c
21.     if(ret == -1)
    ( H% b9 J' _' A' C8 _
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 {! N0 h# W/ ^) d3 R
24.             return -1;
    7 S& [+ M/ s: q! G( @
25.     }
    5 N& J2 k( [$ U/ Z3 Y2 y/ v; J
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    . S6 ^+ x. T% `* Y( s
28.             printf("Listen failed!\n");
    / G2 F! N0 f: A- B0 I
29.             return -1;
    4 y& \: F' J0 ?/ N; }0 R' A
30.     }
    
31.     return 0;
    ! ~2 G1 \: G' R) p7 z
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);
     h; p0 F) X8 P. s9 r9 \# K7 T
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ) z  V/ U+ ]' O& V- B. `
5. while(1)
   $ h" {$ H4 O! k; V2 M# ^) b
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . h; N" t+ N7 b: P" S
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 t% y9 A" {3 C7 v
11. }
    1 x# ?0 s* H6 ~# X6 y/ }
12. 。。。
    # q4 g/ W- e3 W5 d, b2 i# m
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);
   $ `  c- O! U# R6 L& }: ~% q* j
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;
   4 P( k; ]& ]. i, h& ^& o
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   . g- W; C' a/ A9 p7 ?! o3 p+ E
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ( r% `' }8 q1 w/ T' a! y' V! R
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : r2 j# ^& I/ ?, B7 x
14. ...
    
15.     }
    9 x/ V/ _' F) T! ~
16. ...
    / J. V( I; M) Q' U' ^. {3 f  ?
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" \
   - y3 B' K3 G1 O, _5 A' R
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" \
   - O: P4 f9 d9 U  h  c1 Y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   $ x  o* {3 V, a2 B1 s
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 _* z% m& |# O. Y+ O( y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / l; y* U$ t7 `1 Q3 f- k/ D% x
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . B% ?8 [  Y+ Y% j9 U
15.     {
    
16.         free(frame);
    ; t* V* ?) c0 B  ?' B. O' d9 D6 u) `
17.         return;
    9 A( g. C5 t; R0 d" _, ~
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 b1 m" e5 C7 [  l
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   - R0 `6 ?8 F: w( a0 r% X
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ! j( Q0 I# D% U- b+ L) b% h
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 L- i& o4 o# R; L% ^8 d- N, q
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    * u) e+ Z+ F; o( X. s; H
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>

复制代码

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。

, X, \! ?4 P2 H二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; O% K$ f) @+ [, e$ r

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   3 v/ l; T; z6 Y8 m: i- p+ r/ u: i$ u2 R
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   + W+ N5 S" a3 C# P- }6 R
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   - S) y' X$ X4 E3 E. @8 \1 ]
8.     }
   0 _: Q' h- a% J/ a
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % Z3 t2 h# l+ q& }1 e' f  k+ r% i
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;
    % Y9 N4 f$ s# B: ^
14. }

复制代码

" R. |" w, D# c7 g
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：


- i% H5 K+ Z. @2 Q8 \6 V5 K! i

1. while(fend > 0)
   
2. {
   9 b$ z  l+ {8 z7 F: M! r0 O& L
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 }  d& ]: u/ H" |# ]
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( G- N% J' K8 W/ h
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    5 X( i( ^& v9 a- F# u
12. picture.length = fend;
    5 g6 z$ D# Z# N+ c
13. picture.fin = 1;
    
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)
    
18. {
    + O4 J4 {- E. n7 k8 z; q: @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    . |2 O& D6 h! l( P  N3 m7 m9 M
21. }
    & Y5 B0 p* Y' D. f- h5 K9 I
22. else
    / r* Z# S2 ^- B0 y7 @& G. y
23. {
    - H# O! u3 ]. v, V0 N
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    1 V) ^$ X" q: G/ H3 n" u
25. }
    : N( t3 y1 b! b" s
26. }

复制代码

# I8 H6 V/ I& ~7 d/ u& T. b' `

% d' y/ d% ~  b3 w: ?
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html