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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% X7 J8 G4 n1 v. c) Z6 ~. h5 I

( m7 K3 C# w1 f$ m) @1 G

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
. ^$ X2 v! k3 @
  M& t( K. ~& A1 j5 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。

( U* K# U$ p) p  h

- q' N% C2 a3 \, \1 v  q

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
1 ?7 @/ f2 x1 O$ F1 ~

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. {
   8 v7 Y, E$ B+ d% J
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   0 k( b1 H& Q( K; y( _& W% r
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' {+ M+ m0 W/ y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) l! y$ x3 r* f- x
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . E# [' x) D& P$ `% u" g+ q  `1 K
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    9 ^1 }7 s2 [0 L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    * @/ |( O( L1 v  w4 F
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! ^# r9 X) G% i  j7 D1 t  H
17.     {
    # `7 [9 d" o0 D6 I; R+ [
18.         printf("setsockopt error\n");
    , m+ e' y, E$ a9 u$ z
19.     }
    9 c6 z" j  Y& z* u6 m  q% D
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 W5 A  A. o& L" l
29.             return -1;
    
30.     }
    # w# c7 W% m+ J% L2 Y
31.     return 0;
    ! E3 ]* o( p+ @6 ]8 v' s
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);
   ) P( w' u1 N( l4 f& ?) F# ?2 K
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 H0 p9 I2 g0 g, a5 {" v- H1 N$ J
3. {
   
4. 。。。
   0 E, p1 T8 b1 i! H, J/ n
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.     。。。
   * l$ G7 y: h0 y7 @( X- A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : |: z. t8 ~4 z5 X3 r8 d
11. }
    7 K; M6 ~* l! f0 ^; z' E: P% P
12. 。。。
    3 V4 @) t. m  D/ C; O+ N; k3 Z
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;
   + w5 ^0 ]9 |1 [  m
2. pthread_cond_t pct;
   , g6 N0 a& x& [, E% ^4 j- o
3. int main(int argc, char* argv[])
   : J. _) O4 {5 _0 |6 a
4. {
   . J% D3 n. p6 |5 D
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 h4 r. }- N$ b' P) B5 {
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ! [) C  P# y4 f# G; F# h- N
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , d( U2 v3 ]3 g) E/ j- ~; h
14. ...
    
15.     }
    9 I9 L* ^% Y9 D! v1 m1 Q
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;">
   $ V' B2 t8 c* Q& Q
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" \
   ; X' e! e. l; o
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! E" U$ z9 b) V8 l( z3 }
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" \
   : `9 w; K7 g7 J
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % E" o9 T  w: W$ u6 A) {
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   4 i+ B) q# a, i5 j; `
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 _$ U1 g' w2 k" G
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : ~: [. y( j/ z' R3 x. i
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 s: u* P, {/ Z* o9 x! M
15.     {
    
16.         free(frame);
    2 s, N+ P" {1 T4 w
17.         return;
      e2 p3 ~; A5 b) O7 O: e
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" \
   / G, _) |7 {; ~
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 h. A: B- D- K
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 f* F9 ]7 `9 E; }/ E
7.             break;
   " ~6 T1 ~! l  i
8.         printf("sending frame\n");
   ( G  C; D/ c( t1 I8 E/ j
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 x, I7 Z; Z2 t
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    3 G" |( \+ p  s2 P* [; Z) ~
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; i9 |& B$ K' m. ?4 l  u( Y
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 q; v0 |+ Q$ ^- N9 N
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。

: ?/ S4 G) K4 m% p1 r4 S

9 B- \) r8 O5 |4 y* U4 p6 |) I# }二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; u4 Z5 i7 v0 r4 H. d% U

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   8 }4 g5 v/ `( ]# q  _" x# _9 S
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ; v, }' V% M$ `
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 }) `6 |- n4 u7 h$ _$ _) A- A
7.         return -1;
   * z6 I* y4 K# q: L1 w
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ @3 x$ i, [, ?
11.     addr->sin_port = htons(port);
      n9 y: z, H  }
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 z3 u  ?2 y' i7 A) [
13.     return 0;
    * p5 i( B7 ^9 H: V
14. }

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* t* S. N4 e/ n4 o2 Z- [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" R9 ^( t) l3 Z

1. while(fend > 0)
   ( X( E  f7 {# A# n: T; O" s$ W+ F4 }
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     O/ l/ j) o' V4 B; F7 n" v: z3 _, W
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   5 b+ o4 _- [0 T( v4 J# P; X
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   2 O( g5 b" `6 O/ l% u! v
9. }
   
10. else
    $ f8 F* @( H* Y# l+ D2 }+ S5 Z2 t
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    & ~6 }! h) T7 x% s% y: B/ l' k
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - K& T* v# V1 ~' l; `9 {3 C# j$ ?5 P% j
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ; t7 `/ I: ~8 B* @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 J7 f- x1 b+ m
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    5 n. \, Y# x- X! g/ y" f
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

, O% \" q7 t, @: |

( c* l7 W! F7 j4 k$ AiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html