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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: O4 e2 g2 x+ B' @

2 K! B1 a3 r% e  T2 k  Y0 X6 w: K

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。

. r. L7 m& Q- \; r/ H

1 T/ I- c2 @- c2 h# \* B0 s  m0 c! y

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。

  
  ; U  H) {4 {- {: A

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。

一、HTTP网页服务器

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. {
   5 }0 t" c# O% R% T3 S: G
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   + w8 y4 O" y; N. k
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % E, d" J& o3 L6 k
9.     int ret;
   , e. f9 F: m- L0 v. d. D
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - Y' }' `  Q7 v
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    " N( ~8 \7 a  j; m! `
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) K7 \) O6 @8 w. a/ k. ]8 k5 l/ Y
19.     }
    - Y' w; ]) o7 P) h2 [
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
      s% Q8 C. @2 n
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & [* N+ V7 |1 C3 d
27.     {
    / v, o0 E5 _6 U0 S  ?  J8 H
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    / J+ b, S% i& M. u' J# q
30.     }
    + X' J" Z' s2 D4 y
31.     return 0;
    $ k6 z$ Z% _6 g7 d& y$ w2 ?) m, 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. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ! z: X& {4 U& G. L3 `2 D2 w
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
     a/ W/ a1 `4 U6 t( f8 \3 v$ i" J
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , h5 [2 l, N4 h/ q
9.     。。。
   7 H6 B& |4 |& r; G: }2 \1 m# T) A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 f, e# ]: P, n5 K$ S
11. }
    1 a. F' }- M6 G1 i- e3 p! M
12. 。。。
    ( l" {  |) o8 z$ n" l, j
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;
   0 |# W2 P6 R- ^( {7 R# w& b
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . _3 y" s3 i# V3 q
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;
   4 b0 {5 e) y- Z) {' W9 i
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   0 D- \4 P1 w+ }, Y- S
5. ...
   
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);
   ; `; f# q0 g* L) b4 n* C% m6 F3 H
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    - \; L+ |# U7 s4 s5 D( ^2 d" c
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( h0 L) [! N- e: }
14. ...
    & |& I6 [9 N7 ]* S# d9 {, s
15.     }
    
16. ...
    , X9 h" M: x5 q6 A5 L+ E+ V0 J
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" \
   & s% |. p' S0 ?: ]8 P2 K( [
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" \
   1 W$ J; V# c2 T* d' \: r6 r
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   . F) R7 ?/ E8 F  b: H/ m
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " w; i( [+ E" ]* w; M3 H! L
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    4 z1 F% v2 z  V% G
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 e) W7 V% {. h7 Z
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    & z* ]! E' e  ~9 e, D$ [
17.         return;
    ) h1 P$ o( f, H6 q4 H' U# |, \
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" \
   0 q9 ~8 H4 \" h1 L
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 ]; A) Q& d  q- C, W1 Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   3 f# a- G! E3 [% x, a: n
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + I6 D# X( V8 p1 w& J- N6 h9 k6 Y
7.             break;
   5 q4 \0 L: g3 `3 G% q# K1 g
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   - D+ E$ ~0 ]" I+ H; {( _1 w8 q
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % v8 P- c! P) K- R+ o
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。

# L/ Q; v* e9 n& d

6 s  p# \3 U7 z2 u: y. ^: @/ ~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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ' H# ~1 M/ h2 p5 K9 |
8.     }
   - g% J! }3 b# y- j, D* |8 l
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + X) z% g- }+ F. p$ F
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * `' }* _9 X( S5 i
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ N" l3 C9 Y% I, B  A$ W+ M
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    * e4 b& H2 ?( [+ _5 d& B
14. }

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$ A) ]. Q* v2 D  g4 Q8 v$ Q: r6 r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：
! \& ~! j5 t  f( e

1. while(fend > 0)
   
2. {
   6 e; Q5 |' Y4 G1 Q! ~
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ b( @. w4 M/ ~
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! d# l9 e2 A/ B
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 ]% {: _8 v5 V; i! r
10. else
    8 {' Z9 J% j# F2 y* H
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + K3 @" U  _" K2 O, H# P  ]2 t
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);
    / k+ T! K6 s8 s( t$ y5 j* z1 L
17. if(sendbytes == -1)
    9 q' U7 l4 v4 u
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 E0 a* V; c& O' i8 H8 M9 a
21. }
    + R: r; r7 x3 Q3 k
22. else
    , i( [! ]% p  V/ \/ t% W. {
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - }% }8 U7 a% N* L  E* |
25. }
    
26. }

复制代码

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