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 p9 F) z* [$ V, z

& h' W: w: D! Z$ I" s, 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

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。

5 f" H- v5 ~2 _; }( m; n0 ^! r0 o* z

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。

6 U) W$ V/ |+ O+ Q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);
   9 [5 ~/ q+ g) U" Z2 T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & j5 |" {  _7 f7 h; r
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 B' r, i( X9 ~  S9 J# q# ?
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   2 F' A1 V4 f- S% j3 F
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 g: a% V! e# V! ]; A1 E. }
14.         }
    
15.     int on = 1;
    0 Q5 x8 q- l0 s1 y! W- ~  V1 x
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 s/ ~4 [  U) E4 ^) R6 B0 B) k$ K
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    4 [/ F9 g0 M& Z8 r3 c2 H
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    * T6 M% W- h4 b) r
28.             printf("Listen failed!\n");
    " V  \) [' k; y, @$ H+ A
29.             return -1;
    
30.     }
    2 o/ i/ A+ N8 [6 u& Y
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 G5 d- N" ?6 W, U
4. 。。。
   
5. while(1)
   4 Z% A6 K3 z# D- _
6. {
   6 C* l+ \# e9 I) b2 o
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ; w* j8 ^- |3 ~# M0 z5 b; L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " W& m! ?" K9 Q9 U- ?
11. }
    
12. 。。。
    ! E" I: F, ^" Z4 A0 ?
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;
   0 ^8 c1 @+ C# A( h6 B
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   4 t9 {/ \  N: b# n
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ) Z  U  E9 D) m' t" @/ p3 m
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. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ; ~/ c/ n1 s5 Q7 n- x
5. ...
   ( S+ e: g' Z$ b) C+ Q/ v! B
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , H. U; a: p6 H3 \, v8 ?
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' b: l& i$ Q' P4 ~+ b7 V1 i
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - C5 S. D+ {( }( M# \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   6 d# t1 G. f# D: r6 Y1 N
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    : F# B1 ~. {- u9 d- e/ ]. E, T
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * D" I: l: G0 p, y" g" c  }
14. ...
    0 X" F( k' J; {" a* I9 G
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;">
   0 ?- A5 J: j6 Y' l: T
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" \
   ' m# y8 A7 B, F
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   6 n! y$ w' a8 P( l7 D6 `. D
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ' `; Q' N: b; v  G2 c: K
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 C) Q2 K+ S2 j2 i. ^
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   3 K3 x: w- [6 K& U& S
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");
    ) u  f; M' n' W9 A
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    " s5 N$ F& {5 Z* U
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" \
   5 J5 {( l1 `% H+ Z: c# N/ f
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 W: \- t% ^8 S. D% s+ Q
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   , s7 x) J' H4 l& X. k8 X- L8 e" h2 H
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 E2 o  o9 w% s. v' ?. |$ e. K
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( E$ b) J: E+ |9 M
7.             break;
   5 _+ h6 }9 Z7 {3 b
8.         printf("sending frame\n");
   ; O8 x: F. A# b5 A6 g
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 \9 ?. r( O! C, s, t
10.             break;
      Z- u3 R: A2 D6 M9 @
11.         printf("sending boundary\n");
    0 w8 Y3 l! P& g  |0 o
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。

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)
   
2. {
   4 h1 ^' v! u% I
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! B* c) K' Y2 D% L2 s- o+ x
5.     {
   % c0 x3 l- Z8 k
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & i! k$ d5 @* d3 W0 F
7.         return -1;
   0 P8 H) D- s. J# \5 D
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 G' I  w' y3 ]) ^) \
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    / H3 J% L( a. U) S5 I% M
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：

1. while(fend > 0)
   - ~! m3 A2 I9 t5 r9 [9 A6 Q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) S" c! J$ ~3 S( y/ B# m. N
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ i5 C3 N" M4 e
6. {
   7 C$ W/ y& l" X8 V7 \
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . S1 S" P* D- X0 U1 j+ d' u
8. picture.fin = 0;
   - e& }, X7 E6 \% ~. u' Q
9. }
   
10. else
    $ m' g+ w# `6 V; O" k
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    / I# K8 b, W6 G/ v. Q# v  G7 Z
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)
    9 l8 j& V7 b5 m/ U* @5 O$ U, q1 A
18. {
    ( a$ F  ^8 n1 z, s/ ]( i0 H
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    6 L6 I  _9 s& T+ @4 w% O; z( D
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

  R6 D2 Z0 c  m6 v

+ [* c9 t% s4 R1 I4 h# ^+ B
2 Q. R3 Q7 T9 N* W7 j6 g' ?8 j; c/ KiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html