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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9 ^, p* ^& s/ ~$ J' }* o* ~

7 |. }( |) [: ^8 b- `- U" q

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

& z" `% Q' k: \5 ^7 K2 M! U

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。

& O7 `$ t* P- q( \! b; h& S; Q' x

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# ^6 v. V$ C# \0 I$ {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)
   ' y0 J# z. w) f, W6 u  X
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 y% z, c8 t: {: B4 g1 C1 K# N* e1 y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 [' \: p: T  v$ B3 \1 z+ W
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 G. v5 Q6 W5 \3 [. n0 `
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - h: h( P9 `2 e, U7 Q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   4 U& V. y' G' F% s1 N
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & e* K$ H% i* t
13.             return -1;
      T( y7 t/ F7 [3 M7 W
14.         }
    ! O% Z) k8 u/ R1 j8 \8 K
15.     int on = 1;
    
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);
    , g% ]4 j: C2 n5 }+ J, |
21.     if(ret == -1)
    ) @! u2 [2 S3 k5 R% e
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ) n6 f  q3 e7 {6 F) [* p
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . z" \, c/ C8 N$ m
27.     {
    6 Z( `- J5 f1 F" s5 Z
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 N% x% j: b5 k7 J0 b
29.             return -1;
    , c. l7 I9 {8 v! A) m7 p) K, z+ S
30.     }
    
31.     return 0;
      p0 f: w3 |1 B" E2 r! J1 C) j
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)
   ! l4 F6 h5 b( O# `0 N# J* `
3. {
   
4. 。。。
   " z  s8 a7 }8 s
5. while(1)
   ' D6 ^5 _0 u" M9 p0 Y' u2 V
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 x, ~9 Q" ~" u2 p$ s; A: Y
9.     。。。
   ! b" @3 M0 Q# R. m5 i, F7 j9 u) f" A6 m
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   + G/ A# S5 R; i5 k: p. r" T' \" D
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   # R) I* k0 f3 ]( J7 K
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 j) `' d% F, A/ Q' S8 S
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;
   ! R4 E, f" P& Y4 m$ b# |9 x% A+ |
2. pthread_cond_t pct;
   7 z& R& N# s" }* a- Z
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ r5 E6 D4 i, u* h7 d
5. ...
   : I' [  C8 T' L) j7 A
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 ^/ ^5 Z" G1 f+ l; F$ [- H
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);
   , w  u+ l3 o7 B9 ~& n% U
10. ...
    9 o4 \3 v) E( f. k: I2 [0 ~2 W
11.     while(1)
    
12.     {
    2 f3 k7 }: }9 e% y
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # n: i# o# R7 B" n  k) X3 E' A
14. ...
    1 M; ^/ a  i4 |: X) T  G
15.     }
    7 W  Y  S' D6 k: a& U6 F8 w, s
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;">
   % k+ ^& ]$ q( }# m0 Z; i
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   % h% _5 J4 V$ w0 m9 V8 |$ a
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"
   . T2 m0 A9 p; w+ q! a, I& I
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # B/ x1 J, P* ^/ M  z' m) Z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    2 x7 o  `7 S4 e7 t# ?. f% {
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    5 }, X( G. k7 a+ T
16.         free(frame);
    ) V# ]  k8 G3 d. e, j$ `: t* }: p
17.         return;
    ; v  u& o+ r  `8 t1 ?) t; M' [
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" \
   ! W; p( A2 P7 T6 {
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");
   + U8 J3 M6 ^1 P  v8 c1 S+ n
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ' z5 |# e& a8 H. k( X4 b3 t+ R
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     z$ P* w$ G! Q* J# M
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 Q1 |8 e! i( z; Y3 w
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    " ]+ f& O; n9 l, |( H# v
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) j+ X9 z) U; Q9 L
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + n- Z) r5 r4 C' b8 [$ M6 K* O' [
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>

复制代码

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。

% E8 p7 t, I- ~3 f0 S6 s' ^

) j: p1 J3 C8 P  f二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , C: y& J' f# m. M& _2 l* A0 _0 B
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 ^9 ~; Q8 e7 F
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 {! ?+ W4 U1 M  S5 q) z  K) S0 Y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      \4 K1 i. @5 @% m5 P# C4 m
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' `" Q* \) C: m' D* I# ?
14. }

复制代码

' D! g2 C: |. 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：


6 @$ Z; \( a4 E% a( [/ E

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 t# z6 P  A/ S' p
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ T! c2 ~* B3 I8 o
6. {
   1 P& z2 `0 s  x0 n4 D
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! s/ v5 ?- Q/ d8 x! S) E
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   0 j8 J: L& [4 ]1 o4 l
10. else
    
11. {
    ( f$ w- b, Q: i4 C0 A3 N$ S+ I
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    4 a' D1 @1 o) R( B( I
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) S% @3 ?' T( L' `/ P- b
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) m/ G: x- h) m8 O2 m, Z  w- ^
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % l  P2 ~3 j4 @1 P9 r, Y, P* r5 `
20. return -1;
    
21. }
    , ~9 l1 F; W2 W1 v* g
22. else
    
23. {
    & ]9 A8 u2 ^* [7 ^* l* q: c
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ u4 I3 k/ `) ?7 N. {
25. }
    
26. }

复制代码

: f2 S- N: T  J: a( T6 h

0 L( m3 [: `! Q+ b* [1 t( O
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html