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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( Z, t, |* H& D5 ]8 O/ G. h: c
) v0 V7 P% P/ c0 V

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

4 P/ W: i4 p( _& c$ Z; F

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。

! {; n6 P# R+ `' B! g4 L) v) P

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。

* e$ f' d% N( K7 X一、HTTP网页服务器
2 o: t3 l+ X1 A2 w

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)
   / g$ r1 x/ D8 ?: o# ]9 g$ S6 }
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # ^) V  ?$ v& `' t/ Y8 P
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);
   : g. [/ D: i; t2 J" ^1 ?, i& P
9.     int ret;
   ! I9 e# Q+ i3 L
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ' p9 L# ~9 ^- R, L
15.     int on = 1;
    * S+ I  ]- j1 t7 ], K% P. F
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    + ~8 A! r3 y3 B9 P& q+ s
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / L2 x# ^. }2 w! j2 E% t
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : b6 o9 T9 ]/ K. x: b
27.     {
    * `# I7 k% p: n( I$ l0 q
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    4 ?" A* R0 F" L/ ?( l$ G
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);
   $ x6 V3 `4 o$ s6 t( y; N
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 }& i3 [$ F1 U- w* s6 ]
3. {
   3 T$ g" n% H+ t+ A& z8 s3 d
4. 。。。
   & d! i: L2 z/ L7 J* B
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ; b0 U, F* ^' j$ B
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) z4 {& M1 d0 A4 Z, u  N3 [
9.     。。。
   ( v- Z9 @5 c  G$ r
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    % {' F/ t% P" _: u, ^4 I3 u
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' j  U5 f( `$ i1 g# v. d  }
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   ) S0 A$ |6 O' {+ K+ h6 z( n* o
3. int main(int argc, char* argv[])
   / r- L+ @7 |- Y7 ^1 s
4. {
   1 ^8 d* l7 ?  M7 d
5. ...
   3 i& B3 ?% Q" r& L) E% O
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ! m7 h1 v! D3 }) c6 y9 D
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   & [8 ^5 K; s8 Y5 i: h
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   - T, s! a/ g. e4 r$ A" x) K4 p
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    , u* ~1 G& ?, g9 O! G. p
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    & W+ @+ u. S+ j$ [
14. ...
    9 V. M! e# E& `* {& w# a
15.     }
    + y; H& H1 X4 ^4 X6 ?# t
16. ...
    ; o4 i( E+ j& V; g8 s' r: c
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;">
   ' W% y  w  c2 N$ ^9 d
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" \
   1 _7 i+ n/ v# S8 @6 W
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   1 N- H9 d* B3 p8 o# [' D
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ( \3 A0 [9 _# l. b7 d+ T" J- b/ c
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 _; ?7 U$ }# G
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   3 o9 [7 C; D: P/ C, J* `' }
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    $ F' B( m7 h$ C( A1 U7 T- |0 }: m
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . l) B  {# f: R
12.             "\r\n" \
      k- k2 b. P9 h& `
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      S$ B; Q# l; i
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ J% U  g' W) x- t
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 {# g/ _  b7 w6 g
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");
   ' ?* C, H  i% K1 A0 h
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   . z% t8 }6 _+ a0 y6 ?9 b
8.         printf("sending frame\n");
   4 o4 W9 a2 B$ M$ t
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 c8 R7 _! b% ?( \) T! \3 U) Z
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# k4 A9 `& Z2 I. x# h( c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   4 H& o7 P3 H0 D5 ?
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   + b$ u  l/ K* h7 r+ w
5.     {
   ' Y( c6 X0 `. O" S9 ^, O
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 T6 L. b( l! h% V3 o9 d; ^; t
7.         return -1;
   0 n8 y6 C! N/ x  N( ~) P% v
8.     }
   2 ?& B3 c, D/ g8 [! `3 V$ E( h  `
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      y2 R  b9 y- `4 e. j
11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 @+ z+ G+ O- `  {/ o) ~
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      ^# u2 r6 k+ k2 `, P9 K
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

! [# L  S5 O" Y* _' A5 V
, i( X" h" o1 d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：


" j3 X- u$ h) E0 q" i/ ]7 |& ]

1. while(fend > 0)
   0 A. I4 }2 O8 B" Q
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;
   ! W5 T$ K& B4 S. d+ v8 H  b( o7 p$ g
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    9 j! b1 u8 T# ^
18. {
    ( V) X6 o( R& e* ]& B
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 p4 ^0 f- E+ p; V0 ~1 M8 O' N
20. return -1;
    
21. }
    2 L7 }* G% Q4 }. \  T
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 s; m# Q' p8 H! x$ s1 v
25. }
    
26. }

复制代码

& @: H) j  k1 V6 G' I, q. i

$ D* Q9 M3 w( n4 Z
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html