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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' f; E+ b1 |% c2 q$ E* ?
2 P7 D7 Z  o$ }

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

: r4 a, C0 n" E9 ~: h( 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。

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

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. {
   % |* [, [- F8 b) w% r6 w
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . P% G3 S7 G1 w1 M; b3 u$ F
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   6 X& F3 C$ J- O& @0 }
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 }% c- g$ U  v
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - k9 {7 K) p; P  I' b6 [5 |
13.             return -1;
    
14.         }
      W$ v9 ~, ^: G& Z% L
15.     int on = 1;
    / O. t+ B3 w& Z; k: X% g! U+ _& b# z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    5 W  K- F7 M" S; i  c5 t4 o5 z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    0 s9 m0 O' Y1 Z% C$ p4 L
22.     {
    ( D1 \8 Z9 v! L3 N% G
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    4 Q2 C( U3 a' L2 L1 g4 W
25.     }
    ! O: m8 x% a. z2 g0 [: h6 z% @" ^
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 ?$ [2 C+ L  T/ U4 n
29.             return -1;
    9 j2 a; \+ b/ b2 A
30.     }
    * Y8 D# K- k/ M7 l7 c. P
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   / H* c3 G4 h' f3 r
6. {
   / O; V# H. U$ ?# V% w( j
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 Q! W. ~( Q. m1 A/ L
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 \1 z" u3 F2 A1 m+ ]
11. }
    
12. 。。。
    + D& X$ J6 q0 A
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;
   7 @, [; a! [7 |' i3 Z/ s7 t& s( a8 {( z
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + f8 z6 w! X) `7 e% H/ d- f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 L/ R3 w+ _0 E* p
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 B+ L5 F- U% B6 b7 g! |' \0 H
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;
   % u& f9 |5 V/ f: g" D* Z% O) w) h
2. pthread_cond_t pct;
   ' W9 I% L8 t" g
3. int main(int argc, char* argv[])
   / g+ O0 V9 j) ~7 r3 q! t1 ?
4. {
   
5. ...
   - E0 u$ V+ O- Z$ K/ a2 u  L( Q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , |; C) \$ F+ T6 k# U; \+ I
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % j" ?( @2 _$ X; F
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    4 G* _5 F  Z% e' q/ X$ O# p, j
11.     while(1)
    
12.     {
    ; B, O& ^6 [" k$ ~# X
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 a6 f* p! A9 y4 t
14. ...
    * j6 Q5 S' A& \4 E
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" \
   2 \/ [2 Z- G4 m7 `1 Z
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   6 m2 ~% U  N% n) B& i( ]6 T
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   : @- d+ B. N3 {+ R
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % W4 H, K3 U8 x2 @( T
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
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");
      O# ^0 o, N, @, u& n1 F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * C7 ^' n. S/ ^" o7 c/ R
15.     {
    ) a9 d- U4 L' |7 G
16.         free(frame);
    + @- p1 c' O' F
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" \
   4 Y% H& [$ f6 `& [6 Y* P/ t
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; |1 L$ v( U# h/ r* c
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' ~' Z2 Y& w. t$ c) k$ z4 g
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + ]7 Q) m" H0 R2 c8 V3 h7 z
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 l& E# s$ m8 U" b/ ~: b" M2 Q+ K
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / S; F9 `6 Q: p/ _% `2 F& U, s
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 Y- ~6 q% W# H1 A
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。

$ X( S2 l2 G* c! ?& l

$ T( `* S* K# |二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) g/ h4 Q, }+ k# e3 B

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   - T+ n; S1 c: m) E
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 @9 S: D6 z! W: s7 M
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   / @7 f6 Y" A, l
7.         return -1;
   7 p& Y% y$ l: T0 J7 x& G7 `
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 O; l; \& ]+ c" E. {
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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2 Q- ]. ^/ o6 i
5 O: ~7 b+ z1 p% B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：
' ~  M' u  M: }) o  L

1. while(fend > 0)
   ( S8 s2 w  ?" }3 f4 d
2. {
   ( |! P  s! q2 T- o/ H
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + u% d$ q, d# J7 O4 B5 D& u
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 W1 j4 }3 G' f6 U: [- n
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( @0 g2 u# x9 Q! m
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    8 T1 {2 v  R* F. G- H
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 R, _; O" }4 p: L; M. g' i( b/ C0 n
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 n! w, C8 p" U
25. }
    
26. }

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( p, f/ t' j2 b7 T
) z' M6 E. Q7 c( W; M" Y. E2 y0 k3 U9 p

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