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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( m, n; a8 O- \: K5 r

% K; o' b% I! [$ J( K- Y

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
6 n4 o5 k$ R; f/ {8 Y: z
' L1 |# i, }9 ~/ {1 \% Z# 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。

" I: I) R1 S+ ?) W( k+ E. n* [

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
% G5 C4 h: \6 D$ U3 M

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. {
   ( p4 q  V* V( s
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ g7 ^0 H( G" L2 ?* y2 f, L
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   + F# I7 |! w! v# `( s6 F
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   4 e0 Y7 n1 D; V5 L3 a* S
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    % k' f( C; I/ |& E1 v
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ r# E- N3 H  Q0 X3 _; g0 ?
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ( t0 u" n( y% [$ w/ n
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");
    
24.             return -1;
    ) c; J/ t7 ~5 g0 F
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    : _3 k4 t- y3 @, i
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    2 m+ T! i+ s/ A5 X! y6 \# l, D
31.     return 0;
    0 k' W2 r, h# S$ M- @3 H; c
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);
   7 h* C+ c& u. F* E! q" Z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   7 |( G: @& k& o; P! }
4. 。。。
   $ z* T  U7 K+ j6 x% `3 j- Z2 g6 Q; R
5. while(1)
   
6. {
   9 T. @' c3 `  q  t
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ ]1 V! s  Q7 Q! t
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * Z; \( S7 v" B, K0 [7 J, j
9.     。。。
   ' N- A6 o* e2 o; D/ h- j. v. j
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 O0 c  U# w6 ]+ x& x$ x7 M
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   $ E6 X2 G7 q7 H  }' F
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 M5 J2 t8 `. k; O4 F1 i& Q
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 `, P8 e; D+ H% G2 K
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;
   1 [# `( Z+ h1 `- {* L5 o
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   9 m' O3 x" I+ O
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - y. L: U9 t) q* r1 J2 J, f9 y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    4 s* z' t9 d4 `- r1 Q, R8 |/ P
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ K7 v! C7 G+ S" U9 N
14. ...
    : E% \' D2 m# m8 p4 }# c. g
15.     }
    # J1 w. v& q9 F, m0 M
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/ X0 F; A$ q& F5 O0 [
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" \
   / Q, C# J1 A1 u% g' ~
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   5 L' `+ b# G& C8 G, q  \( O8 V
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
     E& V6 {1 `4 ^* g5 v% U  h$ c
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ {$ k1 \+ l2 p9 S2 x
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   $ p0 V- L; a5 h7 I
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    / A6 k, ?; d4 v- K0 l$ b6 t& n
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    4 I: |2 {3 f1 ~/ c
16.         free(frame);
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   * M2 _- u2 c' r- h) |3 m- A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % G1 w9 a7 t5 p
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   & g$ s# ~/ i( T
7.             break;
   0 O& b: g' s6 M$ M# g
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : I2 L, u( S7 q0 j# V$ r; z% z  G
10.             break;
    $ Q1 [3 N2 n4 y4 p! S. ^# q
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 k1 Z- ]' H" ?7 o6 \& y* H
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。

3 |, Q6 B! b: a* N" t( x

8 ^/ o8 R  o1 a二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
  Z: u) E6 {$ r) r; b# Y1 S! `4 c9 t

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   # f) ]; P5 K* q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   8 K, v. @4 A/ n0 T  q- Y  D: l
4.     if(*socket_found == (~0))
   ( H2 {- r* o; r. M5 x
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - W- R2 t, z- b+ Z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 J/ ?) F, {) k  i% S
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' U& \7 {. [! p: O+ s
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( w! {! ?) D5 s& Z/ v# e
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

( M' X9 _& \, U- r/ q3 |$ u
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：


3 f+ |) l( [4 F. V6 ]* k! }  t

1. while(fend > 0)
   . Q3 x) Z5 E7 e6 [2 h
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   5 P" v; ]: ?, @$ i% v0 D
6. {
   + r" w0 }5 |9 r4 v4 l. k! y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 ~) c* N& I) a9 F  D/ O" V
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ! S3 Q( |, g: v
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % W) Z5 |+ U* t7 ^1 r
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)
    ; t( l, _5 p, ?3 n# K+ I
18. {
    ) D2 \0 H& H. _4 g2 l' C* o
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 d! h9 H) r/ s7 B6 `* m4 F
20. return -1;
    
21. }
    $ j* m# n) C( i
22. else
    1 J' y8 s# _: K, k4 t
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    1 V. L0 W# ?5 E  C2 j, v3 @0 c7 W7 p
26. }

复制代码

7 ?2 U0 N2 \$ u5 e* H

9 |. j0 l2 {) g2 v1 R1 b5 |
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html