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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2 z" j+ t9 A7 y) z5 ^; z7 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

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。

- I* N2 a$ f3 o' ^; p. ?% @

6 P3 k8 J, g/ A/ K: n8 R

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。

  
  ' S, P: X& G! E( w; F8 G2 f

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
$ |0 N6 ^2 f7 v" j- o- }7 N

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;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) F7 i! [4 Y9 u1 L' i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    1 t! y, T- P" ?7 |
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    5 w- [" T, `& p6 Q* O
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 \0 w  `: P2 I6 x! u+ t1 B
17.     {
    . C# p% n/ t4 z
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");
    3 T7 w$ c$ b# n- n; X. d
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; z3 K$ B: d* }$ i3 F+ @2 l; X
27.     {
    - \1 o9 ]& e, B. ?5 L' r
28.             printf("Listen failed!\n");
    - F9 t2 z  J3 b
29.             return -1;
    
30.     }
    $ x5 N. N2 H1 f. u7 ?1 F* s
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   " R! h; s% r& p
3. {
   , N8 M) x( K9 W% @" j& W
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   . J; ?1 l3 F2 w7 m" @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   6 X8 L5 e: N' D3 r$ ]# D9 A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # R7 T+ P. j' v1 j' m' ~
11. }
    ! n- k9 D! A* h" b% z" Y
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);
   & s7 Q" R% K8 U: M, i+ H
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 p9 L! O3 [4 M7 c: y6 U
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;
   , H; `2 ~$ O, H2 k
2. pthread_cond_t pct;
   8 k% {; s0 l" {2 [
3. int main(int argc, char* argv[])
   " Q! G! f/ c$ e6 a
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 T8 i. P8 j7 |3 T; K
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - h4 ^1 u0 O$ G0 F
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   * {' f: G( T  K  v# L+ W& k
10. ...
    5 l  ?; W5 b/ y7 c% D$ N+ b, M2 [
11.     while(1)
    ; E' t6 e3 W" S2 Q0 Z
12.     {
    0 r  L- h0 N' e/ R- `( l: @
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    & A9 Z, x: \1 E% C
14. ...
    
15.     }
    ! Y; p6 u( d% ~! T) M; J9 a
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;">
   . h( s- z9 x6 l# l
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" \
   0 l9 K7 O& ~$ B- B/ d/ k3 |4 q! B# N% u- F
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" \
   # A: o. i- O+ e% r  n2 n" }' D* f
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");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    6 F) Z3 r! j3 q$ y( A
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      t  H8 i& x1 m) G7 q8 t9 S
12.             "\r\n" \
    6 e; q; O, @4 [$ W2 {
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' u# j: _- S$ J+ y- o, e
15.     {
    
16.         free(frame);
    1 [/ _/ g1 L# D/ _7 ]$ }- {
17.         return;
    
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" \
   * b) j( y/ {) s3 x8 h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " m: F# I2 F( l
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   6 p  `" M+ J- S- k4 R
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 P& ?/ C+ B2 M' o7 A  B! K9 B. ?
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   * _. K: |5 @, p6 i: i+ D% H7 h
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 T- n' q% f- J4 V/ E
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    # K. J4 i! j3 z. z; T
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 U6 f3 V) S6 b/ |- ^1 B
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>

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。

4 D4 C5 w( C1 a5 [7 Q) I/ ]! w二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! P: \" q6 X' |1 A# O

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   7 h' {$ F8 j; ^- M8 j( q8 L2 k
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ e2 y. s- }& W- v
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   - q9 y, r" g) D0 v* M$ x
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . Q% y) }4 N' Q
7.         return -1;
   9 u; R- I5 s6 T
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 e4 V# I$ s1 ~' o, [, H4 o0 a
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) c0 }6 u& M9 |- s0 a8 z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 w& z3 E0 `: z  e+ y# x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & F8 D: s" L, D* ]9 ]* a
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

( e, B# d4 I& w0 \# c9 s
) C: Y! M. V' 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 o% L. R2 N9 D! Q( i+ d

1. while(fend > 0)
   " M6 O7 y9 D8 l$ I! r4 @; z* [1 T
2. {
   & l4 _  k; R( `6 u1 x; `, B5 [
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 L, g% I$ P" w# h6 r1 p+ ~- F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   6 H8 l. [1 ^: P( ^1 @3 y+ l$ h5 f
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   % g% \( I- o, S+ \, P$ u
9. }
   ; `( Z( \/ i0 u
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    5 ^4 F8 I4 C7 ^- G) v* ^
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 _+ D, M3 ?, A# w* O9 @# S  I
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ( P! g" G$ M% F: x9 R6 k( r8 H
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 z3 R; `  h0 ^* q% j
20. return -1;
    / y1 q7 A! ]/ D3 C, T( d9 B- Q( Z
21. }
    
22. else
    ' ~* `8 v' C# s  c1 y6 K
23. {
    1 p3 W  }! u+ t' v, \  t
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 Z5 R: Z6 N2 x
25. }
    
26. }

复制代码

8 D3 {2 M- }. E

( }$ T5 \* d) R+ V
7 f! S9 {+ W" F. }iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html