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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9 Q) H7 o$ k8 g$ ^- p# u

; v/ d  }/ y+ B0 p1 D" \

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。

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。

  
  4 M3 O' U5 v% U. m

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)
   : Q' x* {# [: K2 M# V
2. {
   9 s5 {6 |& }9 ^2 `: p% D
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # g# c- \! Q4 ~
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 A4 {6 u8 N  y) S# ]" Z
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      m. f' Z5 z7 g/ c! D* O
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 ]3 S: r  t0 B' t9 q0 q0 q/ H
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    + b. l4 ~% A$ \  |: v0 R) ?/ }
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 ~* j! n! u. W. G7 P2 P
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 J( f$ B+ |+ L9 \1 ^: z
24.             return -1;
    
25.     }
    ; g7 ?1 l. H2 G" }- K" n8 d: O4 U/ X7 {) e
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 O7 k; N2 k5 R8 {# {. _
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    4 C, S, v" \+ U
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);
   9 N8 L0 S* R' _% S. k
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ) ?+ d; a- y; o% w7 k: W
4. 。。。
   0 r* i1 B8 j) k# a
5. while(1)
   : @( U0 U0 f' Q' G; ?
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + N3 r$ T' R" w7 }% Z& q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ) ^0 @3 Y5 g1 U- P# _$ Z+ k
12. 。。。
    ! I$ h( W( s3 J6 x6 C3 \
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);
   6 q5 A# X2 l  h1 |' o" {
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   4 R  G5 A1 R: n1 p7 _& k# D1 B: I% T
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   0 }. Z/ x/ s6 |: G+ [/ Y' O: r" M
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 a: F7 v( N5 C7 j4 u
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ! Q7 j, W6 @+ ]3 V2 I; y; {9 P* P
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;
   5 o! `$ n7 h) v6 P
3. int main(int argc, char* argv[])
   " x+ ]# W: j( k9 v( c
4. {
   9 s; f6 }# A( J% e$ n
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   $ g6 H% ?1 [* M0 M' f7 Q$ _
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   3 E; K7 F& J; @8 e& e8 |
10. ...
    - D  N! O" u6 Q" U( u( J3 d
11.     while(1)
    6 H0 Z% {4 [+ R8 n5 ^
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 v* y  w" _; M5 B8 I$ l- @
14. ...
    8 t, v0 r  z1 [2 D" _/ n/ E- \
15.     }
    ' P( G1 {) R. B  L; W) h9 ]. I
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" \
   / H$ a' [* ?4 L& B4 p: b8 o  s7 U  D
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" \
   6 S! I, h* j- K: C; u1 a% t* r7 z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   6 s9 ?# A4 R+ m) v# _  _1 n% M
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   3 k6 v3 l7 i2 ~8 L! t
10.             STD_HEADER \
    ! m4 G  s/ w9 ^  x" Y
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 s. |& J1 U, ^8 Z7 o) B
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    4 G+ z1 F( Q+ w1 O/ a3 v  Z
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" \
   % G7 t% A$ t, z) M7 J
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   , ?) C$ G! s, I. H$ {& ]; `+ v
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # ]3 @. ~) e4 s) u+ R
7.             break;
   7 G# k0 Q. d( b2 @: v6 x4 g) }
8.         printf("sending frame\n");
   3 i1 P$ W4 }9 U! h5 A4 N
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 ]% s0 a! ]7 U: j
10.             break;
    ' }1 c" d2 y$ M/ {' p6 W/ F8 U. J
11.         printf("sending boundary\n");
    - e4 Q/ L$ }7 }' A
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' ^, r' a# V# N5 m# H" ^7 N' Q3 G) N* k
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：
+ N9 [8 a) a- R- F" {

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   - h9 p6 [8 ~9 _( p9 R" K
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 d2 `& t+ {9 `+ \; a" f
7.         return -1;
   
8.     }
   6 S( V- ]9 F) @+ U4 H
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & m- t1 \& k7 ~7 _" s! R- K
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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2 \  n$ n2 _" `) f. v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)
   ' E* G* F, s+ n3 Y- l
2. {
   3 B( L3 @$ h& [$ g- x, M$ Z+ J% Y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - T1 w4 n% I5 q: x. y( i
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) R/ f; v+ V4 ~3 S( i9 y  f
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( R2 C  I! m- \4 e  ~; F
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    : }: \! u0 w# C0 r. `+ T
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / S3 w* E+ z* ?5 x
17. if(sendbytes == -1)
    8 ~) @) e2 T: K/ f( o$ k
18. {
    $ ?8 ?4 g6 c% Y, x2 j
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 j4 j; k. k0 I4 O' ~! B' n" \
21. }
    
22. else
    
23. {
    6 F2 c# N( w/ m4 W( d
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    & f8 g) F: E( F0 _
26. }

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1 S% Z. h8 G1 i4 miMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html