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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& ~$ k. n+ I/ e* c+ V$ }% x5 ]# I

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

/ f, {) P+ J. a8 g0 p+ `0 m2 |

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 V) t) T( g  g$ Q# w

# M, v2 W* }1 _) r5 D) g$ Z/ ?

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。

8 C- X% K, P0 z7 K/ C一、HTTP网页服务器
6 Z7 a/ z# ]- H4 }: @

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 m, L' f- |, V: \! z
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ! D* g# B/ l& z& J7 c; R0 a
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . L7 D- e& S, Z! S3 o, k
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   : z3 W% m8 t" o
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / r* C+ V9 [9 @1 ?
9.     int ret;
   ; f; C& X5 O/ Q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 P3 V/ q$ v3 f
11.         {
    3 ~2 F* F% S* Q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    5 y. w/ q/ F- N7 o
15.     int on = 1;
    $ A( E) f+ S+ N: r. Z! j) v: e1 x
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 Z. L% Z. o. T7 @. X* U; \. p
17.     {
    8 E7 q+ q& Y3 _. c
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 H, M# C, X! r
19.     }
    4 j' N+ j& {; S( E# f# P
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) Q5 P. @; q- }/ f5 ^
21.     if(ret == -1)
    % B! y7 c- ]3 \4 v
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % S* Y# X5 ^0 x  e$ {$ h; _
24.             return -1;
    0 O; s4 _8 F7 K$ c; J
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' }( L* }- [+ @# v1 i
29.             return -1;
    0 y" Z' s& `7 ?" s3 o
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   * i8 M0 v2 F- a; t7 y2 b0 Z3 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.     。。。
   3 |0 d) s0 @2 i, R, r' y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    0 K: A8 b' D* a7 N) _
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);
   3 j- R6 o, ?* u& x' W- Z* j" Z4 B
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 C' [- W& l+ W9 K$ Y' `' V4 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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 v" C# ]5 m+ V8 G% d7 _
4. {
   $ e4 N, V1 |6 m7 E
5. ...
   7 e( }' P  i. T, [! K
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' M; F; h' r- V% y, x
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + E! K* o/ S; r6 x
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   + I" a, @1 u$ h) i6 E0 m) N
10. ...
    
11.     while(1)
    0 \2 |8 y8 Z6 s9 v) G  Q
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 }; I% r; {$ `8 Q$ f' ~7 |5 n" c
14. ...
    ) D) \  r" I, H* S9 B
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( f+ r1 R( w3 w' a7 T
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"
   ! a/ r3 d: n+ r
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
     x- V& S: y# ~
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   : x- ^. U8 D- C/ p( V# `7 V) K
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    8 U. P& p; a" t/ b' u
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 K+ a3 w! ~' L" S$ @- z6 z
15.     {
    $ @  Q4 i, o" C2 ?/ A9 S" i% i2 O
16.         free(frame);
    
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" \
   0 X% b. u3 o2 b
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) E4 f6 ^) b; V7 _
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( D* z, e9 e7 W& _! v
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   - r) i6 f+ {, u  X$ U% y
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 \( B/ L. a; W
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
     I! X1 l% g4 {$ n  |
10.             break;
    8 f3 G. M6 j9 U2 Q
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & T' V! W9 T  i, Q+ w
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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。

% e0 `1 v: `+ g

3 j& H2 J: b4 v, u7 {9 q2 s  m$ y二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
/ ~8 J; H& y+ c( B9 Z

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   3 ?, ]* M5 y; I( h+ L$ ?* W( V
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 y0 S% m+ o% E8 N
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ! F" ?. C& q- G: l, s8 X! g
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ F3 ~4 o. T: `, F1 ]4 `1 U# c3 h
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - j# _& J) m6 \: U6 A* J/ w) y. W% ]
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / `" R0 F" S9 k
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 K2 @7 ]& ]/ N
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：

0 f+ z6 x% @5 t( Y2 v

1. while(fend > 0)
   8 @( Z7 l7 I- O& N- m8 n
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;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   . n8 u5 Y1 S: p5 `) M$ C
10. else
    
11. {
    2 M6 \' @, L+ p) N5 y* ^) \5 [
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    . t; e% r+ R) R8 i
14. }
      M: b, @9 @3 v7 P: R1 R' e
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    : Y' a  w: E3 l; ^# E' @
21. }
    
22. else
    $ U1 @! G0 B. \  E* |1 r2 y
23. {
    / R0 g( x+ A* Z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 H  E! B3 P% u0 D% p% V
25. }
    
26. }

复制代码

2 V0 |; L( B: H. H# Q$ [7 L

- \7 b" Y% C$ u- T
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html