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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& Y1 ^6 u' J5 {& a) [8 X: f

7 J1 g, D- m. O$ Y% ?, V( @2 }. C

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
1 F( n* ^) s: l2 z
/ S+ M) }1 H, V4 V* b

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。

一、HTTP网页服务器
6 W% ]4 c$ j; o! h9 }

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)
   1 Q9 A3 V4 h, j$ g' \4 }
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 M/ S! C" s3 X; q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ! l: C$ r& _0 I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : l8 F9 a; v+ ^  a$ S; |" D& T
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    $ |% j: N% A: K
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 I" O4 _9 D  R( w
13.             return -1;
    
14.         }
    - I# b3 V% G: G8 [
15.     int on = 1;
    9 Q3 _. l' C" l- d! Z) n. V
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 p+ Y- `( g4 i
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    : E1 S6 c! G( R5 _6 F1 I
22.     {
    9 y, H- x  u! d7 f6 K
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 i. b5 s- R1 ~* `* J# {) y
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : G- t. m+ Q8 g6 u0 I9 G; ^$ Y
27.     {
    8 U0 a5 M+ I3 z/ b4 D5 R
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    9 Y1 W" E0 A: o; k' d
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)
   ! \+ g$ q* w* p5 `7 T  Y/ U
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   / w  C9 c# g! k+ I) C7 o! l* a# M
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   * j6 A3 s" K; y" _
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , l1 N8 _& R: l1 g) r  h
11. }
    0 _+ H% e. |* Y) m: n
12. 。。。
    & B$ G0 f) m% ]* d. D+ k! @
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 Z' [& h: K: a( i
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 y( |9 K8 a# t+ Q& W* W3 l3 I, ?
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;
   ' d; E2 r1 U8 |7 o* d% Z6 u/ G
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   " k7 S' N4 p! N2 h( X1 f, ^; ]+ z& g
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);
   2 V$ k; f# B' f) G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   , T6 W* J" v6 |+ D: S) c& K
10. ...
    + p! @7 ]5 i, p) [
11.     while(1)
    2 {+ c# @) @" i5 w' G5 ]" W! X0 _
12.     {
    : A; W/ Q9 \9 y# ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    . B, @! U) N, r9 E6 e6 _
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" \
   ( j! R4 C( {$ J, g* ]8 L
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" \
   - _" z  V( \2 o* Q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
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" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    5 B: ?2 ^! Z4 [5 d3 Y. @! e
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % K) j( J3 |( s) F# V0 T2 c0 g: f
15.     {
    2 W% B0 C7 `6 j: A/ H; R
16.         free(frame);
    6 L, X$ d2 R5 A: h! K; C9 i3 P
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" \
   * f" P  f! X+ Q3 N
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 }& z% v4 R7 t8 I$ Q  A+ \
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 e2 e3 g6 P' [# m) v9 n3 _
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ) d) l' J( S/ T7 Q0 `& F
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % c0 p1 J, u6 y" M1 [
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ) N, T4 f8 F/ v9 M: ?
8.         printf("sending frame\n");
   5 v/ d9 O; W+ J) ]
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    . {: W$ `9 b8 R
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 ~  u  L; w/ q3 `- V
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。

( y  h9 d  Q! y; q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. {
   ) ~* i$ j2 Z1 r( q8 q) J% L# w# S
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;
   
8.     }
   " _. T  M3 g6 f* R/ c
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % z& d6 y5 c! L: A/ m: X5 o. k
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! q: E# _8 D" Y/ H2 y) \% q  o
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

/ p! j8 s/ z, j  `6 H' W
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：
# E5 C/ V0 D3 m2 P7 ^0 Q
& l! @8 H. X' R* ]* Y
$ X1 X) t! U7 N" [8 M

1. while(fend > 0)
   5 P$ f1 N& H: g0 ?4 c- O
2. {
   * w3 z$ P) N& ?5 r0 Y  N: W; c0 [( Z
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;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    7 P7 {- d+ f7 B( \+ i% ]9 ?
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    $ G  S0 O* n! N5 z7 f! \
14. }
    - e; v) ?( U5 y# e$ C5 {! M
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)
    ; ?8 n1 \  ?0 T' R
18. {
    3 B/ u$ D: g: t  p& f! v7 G" m$ D
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 h; m1 E( U. n, N
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    $ `8 B8 F  }4 |  V# u
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

2 L1 A% w* R/ s& {1 v

) g+ n8 Q/ q' t" p! ZiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html