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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8 l! t0 k3 Z3 s  t9 s9 S
$ I7 U5 ~" y/ U4 M7 ?7 c% h% M: }

. [1 q% |3 s! u, ^$ y9 }

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。

8 }# J% ^5 O# X0 r# C

7 X" \; l. Y+ g

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)
   ) q8 l& ~" Z% l& u$ A( X
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   . l) b, H, o. [: N
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 g+ J% N  K1 c- Y2 P+ S
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 |0 B* u: Y. Z6 R
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % @1 |& D' P+ S: S/ B% T$ B
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   4 {. F' J3 c2 B  r* _" E
9.     int ret;
   5 `% v. i7 I; O: H7 [) z
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    * g( {( j: w6 n4 `
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 Q0 o, t: Q- {
13.             return -1;
    9 E' N, Z" ^1 t) H8 Q
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    1 a: ^/ ]  f! v( a
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ! K4 c7 w' h/ h1 w* b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' }  C. s- Y. O% r% t* m1 E9 v
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 p3 v# ?: e; ~( a& Y/ c
24.             return -1;
    " {) Q8 q7 A) f
25.     }
    - h; B/ `. t  u9 `2 E* b8 \
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + i" R( T$ f3 x) o. t1 p
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   ( T4 n! L% r% n! ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ' M/ o0 r( B& T6 y% C9 I# {
5. while(1)
   % a. C; r! c2 c/ b) N% t  `
6. {
   ! L7 _; ^* M# ?. ?. o5 t
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   . R# G0 L7 v4 k  Z, p
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " i2 r. R3 \- }0 j+ y( o
11. }
    9 y$ u2 I. M1 j* K
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);
   - o9 [! W, v+ u7 a# m; T. D
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! z9 }* `' z& ]! p& e# F4 H; P
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   $ i, M& Y) A- p
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; m- Q$ @8 H& R
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

复制代码

线程互斥锁使用之前需要初始化：

1. pthread_mutex_t pmt;
   
2. pthread_cond_t pct;
   4 {. _: b  q& p8 q: Y, I
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   + e+ K* A2 J; L4 F5 ^" `
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 {5 l  G9 F4 n3 }6 E3 K
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     }9 ?, T; V" w+ R" F
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    # F5 D6 Q! X1 |$ M
11.     while(1)
    
12.     {
    3 j' }8 e# ^# P/ {1 b
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    & @2 W7 `( t% A6 v* s$ u/ ?4 _
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;">
   5 T/ p$ N; G0 ~( Q" o8 Y
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" \
   / Q  N$ B" m# d3 R) h2 ~' e/ \+ S
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 E+ u+ V) O. s! {
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"
   & z  G( A/ r) _9 u# m1 Z7 ^
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   / [4 I& a) G7 H" [# u
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( D4 d( {8 T7 F9 H6 T  |4 T
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 V. O! T, ?1 m# K. k# o
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 i& q6 n% H  X( o% M0 m
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % h) ~0 H  h# n
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ) e( L$ @: w+ Z& R
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 q$ g- z3 h0 C! Q% {9 P) g
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   8 E! J( A# N7 \: R3 a
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   & I2 F; M) T. W/ u3 n! L
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * K! s6 C% Y  w
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   5 z8 f, ~* [/ H* f; F6 H) H
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ( q1 W2 t0 a! L: t6 L- }7 g, _
10.             break;
      g( ]7 e( E3 Z# s( c
11.         printf("sending boundary\n");
    / c' @& X) G# v. T7 w8 }% S# J6 p
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>

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。

* t: Z& M1 b. v& l! p+ P, E9 k

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 f. h& N1 m2 \: x

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   / z$ [; [8 l  p- Y5 e% U* k
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   " E# o  b3 T9 r3 ?! q/ S6 }
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   2 R* l: `$ Q/ c4 q4 }8 y
7.         return -1;
   
8.     }
   ; h+ w' V/ E; o0 x
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * e: V% n: s: j9 f
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 _$ ~4 @( |0 U) b4 X
13.     return 0;
    1 A6 r0 }5 A) ?0 v
14. }

复制代码

% c, [, N' z+ H: b; P; ~; Q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：


! p: Q2 n/ P" T  _! Z

1. while(fend > 0)
   0 k; @! \4 K( O# J, Y" I4 }4 E  ~5 {! L
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 r$ D4 G6 _$ |% S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! m# f- g  w) {# T8 \3 U# ]
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + d% j. B* I7 b
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + k5 V6 g1 L; y2 I  ~9 g3 O
8. picture.fin = 0;
   $ z' _6 |' {  f- N
9. }
   
10. else
    
11. {
    $ S4 G0 g4 B% N. ]4 w0 B2 e5 t
12. picture.length = fend;
    7 Z* z( A+ u  H
13. picture.fin = 1;
    0 f6 e" R+ t8 j
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)
    4 V) E: i2 V' v/ p' D: o
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ( M+ v& |0 a9 x3 k" }8 E$ k1 W
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 O* {. q6 f/ t. @7 `( z( w
25. }
    
26. }

复制代码

4 B3 O9 K/ a" k. ~+ L7 a- j

! Q( i  z3 h$ V& ~
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html