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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1 A" K; J8 X' ^0 Q9 C" L+ c

0 t9 o. W2 `5 b2 g4 P4 W- H

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

& B. I: |9 }9 j- G

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。

. f, r/ t. M% T3 N一、HTTP网页服务器
' X3 t& b  q8 F$ t5 v

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)
   
2. {
   9 l; ?+ N8 F1 Y8 f5 x1 H
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # {' ?; E! j" ?( I7 e7 H& q
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     e7 ^. Q. U2 G, R& w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   3 E* X$ z% ?" u# G
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    # J0 l* p, {) n  K! M1 k
13.             return -1;
    3 G! `# j+ {2 d" @" U7 F
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 L3 }) {' r8 t3 [
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % l: `1 Q+ [+ W5 g* H
21.     if(ret == -1)
      Z* Y9 D; M; [
22.     {
    * ]" {5 r# W5 z* o0 e' T2 j
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) ?( `, R7 f2 U# H4 _
24.             return -1;
    ; ]: ?; b4 f9 N- l
25.     }
    ) z6 S  J, ]  i1 _! o2 ^, x
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 ^: l0 D' R- J: g
29.             return -1;
    
30.     }
    $ ^) Z& T& q- C" s) 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);
   8 K5 B/ k% P5 s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   4 I% C" D! I( _  x, e
4. 。。。
   # a& |: U* D% |+ q+ Q
5. while(1)
   . f* j. Q& \8 |
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! g  m. @+ S' s' l- O
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   # ?- u0 B0 M0 F" l+ ]; Q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    / F8 M9 ~  f( Z- I. b
12. 。。。
    0 q1 G# O* P. [! w0 @
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;
   . \, A1 N" t2 J/ u: Y  j
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;
   1 q* [, y2 f/ T' J, b
2. pthread_cond_t pct;
   & V( ?- c- g2 \# Q; _
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 A2 S, C. `6 P6 A" @8 _
4. {
   7 R, B3 Z2 v, n
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' |2 W. a# J( [2 Y# b. v
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   * y% h' g3 y3 T( G( J% F9 r
10. ...
    
11.     while(1)
    3 R& j2 [" t, ]2 q
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % E1 [, F8 k3 D2 R
14. ...
    . e! X1 N) @& E1 a: G+ |# \8 q
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" \
   ' G- i3 B& G- X
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   - B8 @! Q1 B( S
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   / ^& O3 S- u; B) x. k
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 |3 {" V3 q7 G
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    5 J3 `8 t+ v( }( f2 o* V$ O
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    / O+ }2 V6 T1 H8 f) i
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 }: H: F* q: W, v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 G$ S' ^" B) J- \
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    : @% F/ u8 ]' c4 ~2 H) C
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);
   8 Z7 d& z/ e. _$ \) g/ M2 a) K$ {4 H! X8 B
5.         printf("sending intemdiate header\n");
     X7 J, u  Z- k  U7 N
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) n0 \  h: E& a  N
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

1 t8 n) D# P6 G; j* W, B5 S

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* c3 B# a# K. f

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) N3 y. q, r: X9 z$ o9 |8 W5 `: N
2. {
   ) e3 k3 G! x# `& @$ s" D
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & j2 {+ n1 a* {: B& b
4.     if(*socket_found == (~0))
   , R- v$ W- K% V  y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   8 T% f6 P  l4 p2 i- u5 D* a
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & R' S, ]- g2 g; ^2 u
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " E( \) E2 m4 n1 x4 P
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , |  o2 P* r: ^4 ]& Q& b
13.     return 0;
    0 ~8 y4 a8 W& [' [6 X9 e) m
14. }

复制代码

. d$ m! G& ^" R6 ~8 {3 u: J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：
' V! [5 p$ s. K7 t1 w, m

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ( m8 h" d& y" Q$ u% X
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   + r/ }- a  U( P0 n: @
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     z, W* s% _( B( U, r& O: Q$ b
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . ~* h8 C! r- o3 o2 p' W
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   " G" A% m: E  [) J* Q
9. }
   
10. else
    
11. {
    - Y& n: A' n1 S& D/ F! _* S6 `; y& A
12. picture.length = fend;
    ! g1 C& [# _! N+ q3 V4 o) T
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    & y; G; R; I9 L; e' J% d
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 I( g7 p( ~# @
17. if(sendbytes == -1)
    $ z0 t, k1 c/ D5 M. P$ q( S
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 y6 n2 I; w9 W
20. return -1;
    , z* U: d) L" n
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    1 }' O, D5 Y& x5 R. @+ o
26. }

复制代码

% p* `2 O: n6 y& d

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html