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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# G" c: u0 {' x  S/ M0 B; W8 P
9 c" P5 }9 u% M6 }+ p( \

  N: ?: T' E! U$ H* p; g9 x6 |+ |

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。

1 t/ R! b' Q3 \8 v4 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。

) J) M( K( i% v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)
     k+ i% e# U& [8 h5 m
2. {
   ( R4 N% K! y" q& i5 `* _5 M
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " S; x8 T* S. o
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , C! z/ _7 S( a( u1 t
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / F- S( `; z/ C3 S  ~1 L
11.         {
    % ~) f  r2 E) g! L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( \) {/ K7 S" ^) f7 y5 T: t8 T6 `5 v
13.             return -1;
    6 y4 ?! v( m0 x$ s( J
14.         }
    . K; B* k6 J3 J2 g6 t; R% M; w
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / u: ]/ X) T/ @2 q  N
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    3 T( f; p2 U# a
19.     }
    ( B) J7 ]0 G) K0 ^+ e, H0 h
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    7 ~1 j8 W/ |$ j9 |  `* |( ~
25.     }
    4 h! N* y8 ]* U8 f0 P
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % n% M# J3 s  x! r
27.     {
    2 q5 ]% _7 I' @2 r6 j
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   8 ]3 y  i& O/ m9 h
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ! ]$ D( G3 R  Y1 x# P# p
3. {
   . \' M& X! G; ^; S: j! z
4. 。。。
     ?$ @& ~! t; W( r7 T% `/ r
5. while(1)
   - {+ [1 v" Y1 @4 L. p' }
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . [6 I7 a- h, O6 A. D! z9 L* X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) p& C4 d# ?  i& ^1 W1 Q6 i
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    - s# T; Q8 J( A. g/ M/ g- {
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);
   1 W/ c" M2 {1 a5 C
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   * M+ p$ @) i5 U& d! N
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 X. ~5 u* B8 P  w: }
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . B/ [' N5 c6 s
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 c1 |. [$ I* U
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   4 d) @$ |) \9 a  `
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   + U  y5 c0 o1 s
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; D& ~' e" w& V3 R9 U( M$ K9 y' y
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % r- G0 l# J5 M$ `( h6 G+ U
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   - d7 b! S! k& f: S/ o: T9 z
10. ...
    3 G0 K/ w9 o" u5 c2 R
11.     while(1)
    0 y. g+ X. @8 u; ~: M3 z
12.     {
    0 k: l, }5 z' U0 p! E
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 c$ S" o6 h5 ]5 y4 c& S2 n
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" \
   . n: H3 [/ r# ]: L  h5 D( X
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   1 G0 [; b+ M* m$ }6 S- r
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   : x' Y4 \, K9 f  l% }
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" \
   4 q$ X* o& l4 K2 U0 m4 J7 f
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 I8 ?( }' k! G* U/ V9 ~8 R# |$ i0 N
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    / Q8 c( U. r6 w, I3 h
16.         free(frame);
    + J' q& I1 c+ K+ E, w) d0 V: ~
17.         return;
    ( }* R- B9 L& f' Y$ K" O
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 R  k& K* \- A! H6 u( N2 j
7.             break;
   - A& N7 Z9 b6 k4 j+ A2 o: q
8.         printf("sending frame\n");
   0 t( L+ A9 J) U% S0 I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   / x% o# B) }& R) p2 i
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 L# v/ m3 V" u3 v1 s
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # k! s3 w, m' o3 K
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。

+ b' \5 ?% ^$ Y. m二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
, _( Z  Q$ a3 O4 i5 @# J/ g

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   - K8 z1 w% ^% B, k
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   . Y3 [8 r/ t- x) x* L
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   $ M3 {3 L$ Y3 q3 T+ N3 J
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ) s2 B  g- O8 R/ _' C
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / G: ]5 e  u$ A5 h( e
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & o% V8 Z6 L3 ]8 P' T
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! ~8 r) H  o* Q2 d" a
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

* b% N! k2 _- D* Q' j, Z% l0 A
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)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! @6 u" R" y$ s2 T
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    & z" o0 n  t! `0 b7 P
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    : z8 S6 h- @6 n. N; t. p9 [3 S
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 f; H5 n; A7 y
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' ]6 c" Y& E$ l
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ Z( n2 O' n! r# _7 o1 v
21. }
    / F: `' z3 b9 i
22. else
    ) H$ m9 q4 t. S8 r+ X( Z2 `
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
      W6 G$ r! V( q. `
25. }
    
26. }

复制代码

$ Y& V+ k1 ~% Y* g* q* k9 _9 g$ i4 G

6 _5 q$ Z7 `$ c/ ~% \. B
  p, |* r, j1 V4 biMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html