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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4 k( }/ j5 h- Z8 B/ s2 H. R6 t* _

" G! U7 t4 l3 m6 R' u2 B; l. B

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。

2 k: K+ j6 W4 }2 F+ N& L

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。

2 A6 N& @6 Z* ^6 X) z一、HTTP网页服务器
5 ?# H3 u+ _8 E" t' F7 h/ a) d

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)
   " y: A, u' g; X- A* v
2. {
   9 d. ^! y# c& V) O* S. ]5 @
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - X/ V( T* |' x" k5 a, I
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   9 A4 ]) u( w% g7 m0 \' S
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " B6 ?9 W0 _& o+ _7 o
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * `- Q' _; r- @8 w) X9 R
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    6 @) V! X; `. \) R
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! \/ I8 j% b* o* r6 O% p& U- X
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' Z- A0 \7 R% B* Y' H' Z
17.     {
    1 ?& N. |5 |- I( n5 N; }; m- [1 h
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    # t8 R" T, L9 y: K
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 b% F% i& z+ s! u  ~
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ( g) B' E4 b: n  k
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    5 f; t0 u! x8 `! t8 o3 v
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    4 c& {  [- I" V% f& P
31.     return 0;
    
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);
   " h4 u6 E/ R# C3 i
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   - i2 s4 z$ d$ i$ V! d3 z
4. 。。。
   - j8 Z, |9 s6 }
5. while(1)
   
6. {
   $ e1 W6 p/ _/ C3 N, e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   4 E" Y# B/ K  W# V% @9 |
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   # F+ [0 P6 M- K5 N3 ]
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
     c$ t  C0 v2 l1 r' T: A7 f) t
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ' n1 f# i% E. @- f3 R0 o, k
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);
   & Y& t  f5 @( N% \' v2 x4 i# G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    $ {9 o4 Z" f, t
12.     {
    6 E- q/ Q. j+ L
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ! |$ b5 \1 G) Q9 z. J+ _+ a+ 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;">
   
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

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" \
   9 d4 [/ ]5 Q4 ^9 B. n  j
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   3 V  u5 x4 _2 D  z  c! e5 l4 E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ r1 A% q+ O/ i( i
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 \
    ( a& {7 U- D; r4 G" n0 [
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 t4 T) l$ u7 o$ k; F
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & [" o4 B7 F2 [3 F: Q6 r
15.     {
    
16.         free(frame);
    ; _' K, [9 G( W: c; T
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" \
   8 ~) t% g  D0 @
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ b, T! ]7 s/ v: p4 P6 N
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % Q1 `  e$ U; F, |
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)
   , ]* C6 T/ H# F! e# u; D
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     `9 y0 {. ?* J8 f
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    5 ~2 s6 V% u) k6 d% |
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 Z/ Y: o. ^9 a, z/ W9 k* W
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 H2 k  ~& C# V) B0 w- A4 A; p7 w4 w
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。

1 f  I/ q$ T: k% n6 g# s! P

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)
   5 B% d9 z; _: r$ z6 T% c8 x; V
2. {
   ) y* d/ N- M: Y- Z+ A  ?# D
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   " V/ O% o( J1 {* Q' }
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 a  u. L  v3 c: R  m+ R& D( {
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   + k1 @- D: X& r5 V$ V* d/ |
7.         return -1;
   5 p* [! a$ `. T- G# T% ?& k7 y
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - f  R8 K4 n6 R0 {% Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ! l8 K/ i, l* c
14. }

复制代码

8 ~' u* T4 k+ t0 @: `8 b. X8 }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. while(fend > 0)
   ' j) m7 P% f+ k& p
2. {
   2 F, T: U- V  A8 i% ]! N1 \
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   1 N/ J" p: A$ l- b
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   2 V6 R' G, A: P) F( |( O5 F. b% w
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   # G; m" `' k, j. h- r
9. }
   8 f) O+ k/ \; L0 J
10. else
    + X5 H& k9 c8 L% G
11. {
    ' V/ @  @2 G* Q' V2 \
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    9 j/ ?9 p6 y+ G
14. }
    ) l6 h9 o& r2 g  E& n! f
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 y: J9 L0 }: s4 T  o& F5 f# X
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 @1 w9 ?7 }$ ^9 d
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    . B5 h  ~& k3 a6 y  X& r9 m& O; ^
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / d" L5 z: o- H5 p/ C
20. return -1;
    
21. }
    & V! X& ]- T! h. N/ p  t# d
22. else
    
23. {
    " X5 d, D0 ^+ A. B5 _' |& ~0 t+ X
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - v& \5 Y% ]8 Z
26. }

复制代码

; T  r' M  v- i! t, c4 aiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html