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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& R! }6 N, R, m- O: X& {6 c1 Y# d
2 \/ j2 e6 P) T% u, r7 r4 |( Z5 {# n

& H2 o2 P4 v. O. E

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。

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。

" L- J- M" v+ X/ `/ C一、HTTP网页服务器
! z, S0 M& \% s; T% B4 f& T' Z2 x

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)
   8 C/ [$ m* K8 k. K/ W
2. {
   + N# T7 P( v6 e
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , P4 Y8 }) r" B9 @: A
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 w5 ^$ N- V8 V) ~+ n6 \( t: x" V
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ' R9 @' G% S! N. g- _1 o* E8 F
9.     int ret;
   ( e- l- S9 c! J- s% x$ i, o
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      c1 I. U& O) v: k
11.         {
    3 z3 t7 C. b8 e0 ^2 R
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 \+ Y: X) z. r& I, |) a3 \
13.             return -1;
    " H8 u$ E: {% U! K
14.         }
    0 a2 C, ^! ~1 Y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    . M- ?! k  `& b% t0 q  d2 ~
19.     }
    9 d, J8 b* s$ k- z+ }; r7 k' z* O
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 y4 q+ R. y: ^/ x- w: D4 X/ X; L( c
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    1 e/ H0 `; G. |  d" y* z/ W
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    8 b  e- a4 \3 R
31.     return 0;
    ) B* m$ f& P- P! I" O5 L2 X
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)
   
3. {
   + S0 W1 X' ]! ]0 q
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");
   
9.     。。。
   + c6 a8 \# Y7 Q- K$ ?
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    0 t+ p+ x( f8 Z2 @+ m
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % w$ u! v: J2 v3 S; {1 _5 I
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;
   $ k3 d0 h- I7 q8 n2 D' l% Y% p
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 p% Z; m5 P# E) o. n" j% P
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   + d$ M6 d$ H9 {( Z
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   6 D6 |+ W) {2 d' G6 c& C9 q( G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ) g0 t  ^# x' H; ~5 Y7 Y
10. ...
    
11.     while(1)
    1 v) Z9 Y$ f8 `
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    % S) k! U) |4 N2 Y# \* M
15.     }
    7 }& ?7 c: q2 {& a: }# v% [
16. ...
    ) S: l# R7 c) x- q- I" B
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" \
   ) Z. p5 H, z$ i# q! ?/ t
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 W9 o9 M; S& _( p$ Y: B
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ ]/ _6 J" j1 r
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ ?" A! M( D, X+ R- P  G  Q* G
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( q% j& @% k; u0 T
10.             STD_HEADER \
    2 y6 \0 {5 B* ?! T( N+ X
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      m) X# b/ ^& j1 s+ m0 |& J: x
12.             "\r\n" \
    4 _4 d4 R: d/ w' i
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) K* Y) ^0 x/ O/ w  _1 }( l& i
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    + }0 _$ G* S& q6 S& c2 d
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 [( j/ s! J8 b' {! p$ t" C9 M( ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   # Z( q" p: G4 p+ A- X
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
      b7 j1 ^& r: J7 {% f% [$ g
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 D2 E1 D6 l. i( V' s) m
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 M7 n1 q% v# E% P
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。

" U8 o4 Z$ i$ u# \  O" u/ U

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
: q9 h8 S5 u$ t  t

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   . T. h* q' @0 W. K4 S, w
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 A# m' n+ E/ ]1 [" ~
7.         return -1;
     N0 V+ P$ o2 C- u' C. o
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ( S; w+ T" O/ O* l; {2 L) ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . m- O  f6 z0 C) u9 y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + a% U. g3 N+ {
13.     return 0;
    * Y; F7 w7 S5 l1 K  z/ g* R
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：

1. while(fend > 0)
   ( Y9 l) S" X8 R& \
2. {
   , ~/ C& o7 a" S8 E! [1 _
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 P4 h6 S& m' v
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & I9 l& E# j* x9 K! G# ]: E' ~
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 Q9 [, m( l* c) U% H( O- t- u6 z
8. picture.fin = 0;
   " o4 [2 W7 G" C/ Q9 x( u
9. }
   
10. else
    5 p7 S. c6 w! T: b8 t: }
11. {
    
12. picture.length = fend;
    8 G' V. y% y/ Z0 R
13. picture.fin = 1;
    5 O" W3 g6 R4 @' h% K* W
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 a, i+ P3 L3 q1 }  G
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " o; d. Z; k/ L$ H
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    1 S1 h) d; [8 k" _8 R
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 X" b3 s) y/ n
25. }
    
26. }

复制代码

/ M3 R0 ?" ~/ h, u) Q7 E

! v. \8 G4 H" o+ LiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html