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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6 K9 R( M3 l" d2 ^. A+ \. ?* `

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
% D+ ~1 ^, K) V+ L) ?
0 G. K' \2 y7 a

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。

0 P& V( F: v) O- u6 K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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + j: u4 e1 j) V2 m
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % S7 K7 {3 J6 }: b: v' u  }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ) P, O5 _( H$ T) t* k6 l5 w
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 ^* U8 H, E/ G
11.         {
    7 s! s5 x( N. Z, U* s4 D' r4 O
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 R% f: F( _" n8 k' ]3 M
13.             return -1;
    + [2 t$ ?6 j$ I% m! ^! M& L5 e
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 a. @* @+ f: l; I. V# w1 R% E
17.     {
    " v2 X' B% s7 x) m3 S
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    4 |, o3 y% ]& u- s8 e3 B. g: G. g
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
      y0 x+ H4 H' V9 D& @* F* x6 K
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    1 C8 r- u) p& w; D( @( V, p! P2 U5 I3 g
28.             printf("Listen failed!\n");
    # D0 G9 r. c3 n$ ]1 V
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    7 F' _7 [1 [0 E5 u
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   3 Y; J4 v8 \0 J7 T
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   " H3 ]9 M+ j: h0 O( M% x  F/ t% i
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 I8 a% h( t& c+ z- C$ j$ B
9.     。。。
   5 V  z# b" N5 f9 I
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ! }8 ~* I6 o$ s1 F' S8 A9 z/ y0 W
12. 。。。
    3 a9 ?" F2 Q) y' G! Q) p% p
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;
   2 a# ^9 S9 g; K1 d! r, M
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   + v9 d! w$ V3 E
4. {
   
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    4 n  c4 H/ E" H/ E& C9 d8 g
11.     while(1)
    
12.     {
    9 P! w, q) N% R- p* l( A
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' H+ \- R, i: r5 @7 i
14. ...
    % n  Q6 Q1 I1 X% U, @$ F. C% m
15.     }
    % h2 G% @" N5 a5 |' r
16. ...
    3 t) f2 m$ _) S4 b9 l/ j  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;">
   
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" \
   
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"
   5 p: p+ B% J  p) \- y* g7 A6 H& o
7.     printf("preparing header\n");
   2 V" d- ~9 U3 B. w1 Z. Z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , h( j& D( J" v4 v! e
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   9 W: m  D+ Z/ H0 R( Q1 h
10.             STD_HEADER \
    : V; A- ^7 M% u* b: E, A
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    5 p, h1 Y6 h/ f
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    5 f5 ?: R9 }0 _+ d7 S9 J; S
16.         free(frame);
    % h) H+ s8 ?* b5 T: ]* w
17.         return;
    : C5 o, T7 _: q% d: a$ u
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" \
   % {- u0 @( E& b3 e- [
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");
   * L1 B% u6 J6 R7 W3 [% |
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   7 x4 t+ y: l$ k) W- |
7.             break;
   , F3 I' K* l9 \7 K$ Z8 L+ U
8.         printf("sending frame\n");
   3 W; e0 r; r8 f2 x% G3 |
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)
    
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。

" W# G! Z9 Y8 T4 D% x5 e2 S

! C3 {1 c# e4 L: F: Q6 N+ ~# J0 ?4 r二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ V  c7 C( W' {$ |5 B" a

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   / H4 ]; M. R' W; ^) u
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   4 Q3 X4 \! ?! W8 k- u* i
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 U, i4 l" l4 V5 f
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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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：
$ x) ?% z, \- X6 b; r4 R
' G% m% f% H7 z3 q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   : m% c  r( o9 g+ S7 K9 H
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # I- U5 j2 H; p/ W2 e6 g9 |3 X
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! A0 q8 ]" Z  s' `- c7 s( x7 t
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * z- ?! Y9 I2 v1 w' S
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ) H# m2 V' @9 \& C! w6 Z) e+ ~
9. }
   
10. else
    " u. M  H+ H2 }: L
11. {
    7 z9 [3 d: r) V" _$ h1 D( E
12. picture.length = fend;
    - ^' D! C" f) a2 j6 x: W% @5 I7 F
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( \5 v/ E$ N8 v! z0 V% v
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " Z9 |' q( h( m" p* e
17. if(sendbytes == -1)
    , f1 P: F- F7 k: Y+ ?4 s' P) @
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
      O% O. G  h: Q; Y1 D# m
21. }
    1 |% E$ F9 v4 h+ z
22. else
    . u! @7 X2 z; Q; u+ q& s3 K) K
23. {
    ' y- d3 K# a5 {
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    9 ^, x4 E! c! C3 z& B1 a5 C
26. }

复制代码

- W5 t$ ~) u) v" w
+ v# C3 k0 ]) r; X8 t) piMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html