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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8 j! \2 F. Y; u1 `/ m

0 m2 `: L* F2 A9 z% J/ H: R

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
0 O( p2 D. q6 S3 d- i

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

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)
   - q; E, v8 P6 x! }1 |) _, ~
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % `& h* C& o- }& q8 L2 X
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % r6 d7 D9 B+ v. C: }
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   - [; m! g: o7 H% q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    . H7 ~$ @2 z4 q/ s0 d8 g, F! P
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    . R7 N  U  D1 y1 F" y
14.         }
    " \- j# y6 l  Z* J) w6 \6 l# c3 J  T
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! c6 b8 t& M* l! v
17.     {
    8 V+ _6 H2 ~& E$ v
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    8 Z% l0 p+ \2 U/ {
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    + ^  o; A1 j: ~+ l3 j4 ~  P
22.     {
    ; q: \8 B0 B" k: i9 Y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 b, i, N/ [( q5 ?( e
24.             return -1;
    
25.     }
    * o- k+ H' _% B3 j
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    $ N7 R( G. F) K9 [6 V5 t
30.     }
    " L# B4 B  L, n  j; T/ W
31.     return 0;
    + [& e4 F9 @  n6 \
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);
   ' n+ W) u" C3 @" ~9 U
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ) b! i# |! w0 Q7 T! A
3. {
   % {( L4 B( x) ~! L) I
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % i  k9 i, J9 c
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / N0 R$ {4 g4 W3 h
11. }
    8 s6 j3 a, s5 |9 R( o
12. 。。。
    7 t! D2 I, _/ E0 X* t3 S
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;
   
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;
   3 h* L, X  q, N) E( f: S6 L
2. pthread_cond_t pct;
   8 E: K. N" N0 P% ]4 B% l/ I! B
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   6 p! U4 |. a; I1 D# \1 ^, w% S' @
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . b$ c6 t% P. Q$ u
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ) v) b' y1 x- W' n/ `% Z( R
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    6 _/ v/ z' A2 r8 e" g4 L
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + ?/ f; \1 {( s" q! A9 \/ f, Q
14. ...
    
15.     }
    $ P9 G5 C' w  ]/ T6 j/ C- s( k$ a  O
16. ...
    ( x. l: ^# u6 [- R! Z) P
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 s' k9 o4 G5 l' d
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"
   - |4 {# ?  I% K+ Y3 g5 Q4 v9 O
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   / B3 q* \7 J7 C, ]
10.             STD_HEADER \
    ! r3 g+ _, }0 W1 u2 E' c# g
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    5 v# H3 a& b4 |8 Q
12.             "\r\n" \
    0 F: R5 t0 t( b8 y0 l/ e
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 u7 \8 w( }% Z2 L
15.     {
    ) U$ ]: |& Z! `' S; |
16.         free(frame);
    * q% |, W8 [, 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" \
   8 u6 y/ T) _# y& R
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");
   - k2 `3 {$ F0 [% w
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 S, O" O' m7 L) c1 @. ]
7.             break;
   % C4 U( \) Y3 f7 X
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . l8 o: }& G# d- y3 C) ?" v- \
10.             break;
    0 X( I1 e+ J0 q1 P0 j. w; s
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 U2 P! u' R/ C6 I
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。

9 @) q/ [: ?7 u* `$ f" F* K0 T

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 X' ~/ x" w% G

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   8 ], H, R5 a& m) {
2. {
   1 B4 I" I& o+ f* l6 g9 r8 Q/ y8 ~
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   7 H0 k; Y% Z* E
4.     if(*socket_found == (~0))
   % v* C" q/ c# G0 L0 K( a
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & }/ p# p3 G; a6 K/ `6 a( b/ C
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   6 f; \: U' C/ I
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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) \' L5 b- A) D2 n$ ]2 d' C* ?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：

2 v( {: q+ H: ]3 e' `) @

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ Z; @; H, T2 w% }" ]
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   : w3 E& m& R; M) o0 H
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    4 @' s8 R6 }' f3 Y! X6 j! L) o
11. {
    
12. picture.length = fend;
    9 |- |) ^' f) m
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ' \2 i3 u7 k' p$ ^
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ X2 F1 O/ c  d0 u
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    : N2 _% M0 P1 t$ t% D2 J* H
18. {
    ; T# B' b; d" U6 C/ ]  ^
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( X( }0 R7 {# x0 B# y
20. return -1;
    
21. }
    4 n& N1 L7 ]( N( n  L% S
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    8 l# ?) L! j8 X7 `! w- b
26. }

复制代码

; S9 y/ W0 k# G
" |8 f' \& z" B' j) J. V' w! H

7 w" b% Y6 q) L" w( _, R2 g* c
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html