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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" S, N( G( H5 A: t' m6 |% \

7 {  u5 o  B# e! M

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
( D+ P3 J: `3 t9 U7 |
+ n* T. L- Z+ |7 ^  t7 l1 H

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。

& c4 ?& j- N9 a5 z8 M" m7 Q. [

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。

' @* {0 A4 S6 i& k4 c- M, o& b& s一、HTTP网页服务器
& W  r' ?, F; A( e8 V

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. {
   , X4 t3 \, g- c  q( _
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - T9 p" P; y3 a  g; o9 n# n
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; B9 ]# {+ W8 B+ H- L) n2 W" h) V
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; _; \/ Y; k! C
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   # {) n8 I" q5 W7 M$ A7 J% `- |" 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;
      e' a' c' i( J3 x$ x) N+ \* D
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! y* a- M0 ]% ]8 k* e5 M( A) r
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    7 T' z/ q0 _$ R1 M9 X
22.     {
    8 q: X+ Z# I& B( _% s: s. j4 K
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    - D* X0 G7 l  R6 j
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ f, i: |4 h8 [7 ~- I
27.     {
    : W, J: j* ^4 T$ U8 \: _4 {+ P  X) o5 c
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    , c( I, P9 ]% k9 F4 ?3 E/ X: i
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);
   6 L% c0 r2 z$ A6 P
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   7 ?4 |5 {+ I9 k  ?! u! n5 H$ ~
3. {
   ( H1 `6 ?$ i; E2 j
4. 。。。
   1 ^9 j) s2 J: c
5. while(1)
   + G1 i8 D9 [% E* Y; G5 X
6. {
   1 a/ Z4 e& D6 N* J* P7 O
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * p! Y/ a0 ^  H+ v, @
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : w! c& k! L; M5 f& \' g
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ; a9 W1 p( T; g: m
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);
   # A( R% ?; S) x; t/ }
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   + s7 ?; O: D( |& }' r3 G: T
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; s0 F0 e6 j* }# f. k! Q
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. {
   ' p+ v: Q4 _' P7 x, w/ D# f9 P
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' V4 h# V' _# u2 N
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);
   1 O" a6 [* l- ]+ A& k
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    5 X5 k& `) b! Z9 {1 l
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;">
   & C6 f' [# V9 D5 M( H  Q
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" \
   
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"
   , x1 I/ _; ]. ?0 V4 I
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
     q- O+ l5 X+ F
7.     printf("preparing header\n");
   ) y, {7 h9 R# k. N# ~, y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' @* ?2 P7 I( o; M/ Z' n9 Z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ' g7 o" [3 ?4 }
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . T8 y" b7 a2 v' M3 X
15.     {
    4 T) p# m* o" S8 f
16.         free(frame);
    # d4 s& c5 U2 h' J/ ^+ [
17.         return;
    ( e. l& N( o5 b' W' G' y& y
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 I6 n- ^* C4 m0 V+ v$ P
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ( m: p% r/ u5 u% Y, V. o
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * A1 v% w+ S) L  ?0 [
10.             break;
    9 }' k! J! @/ W5 b
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . {+ j/ d; E- {/ A0 \9 K8 b
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)
   ! v& }6 q9 @" J0 F, @6 F
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! K* P+ h. o3 P* t0 |% A
4.     if(*socket_found == (~0))
   & E9 J4 X, h  O- h1 E) O8 c  ^
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   9 y9 t' S5 a% T% y+ J1 ~7 c, D
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 Q5 {# c! t% ^$ ~1 u
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 ~( J1 x, u& ^# L% b
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & Q4 ~" J  l' z, O! |1 p/ _
13.     return 0;
    
14. }

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3 G3 F9 ]2 F0 t( i. q& X
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：


4 s/ p/ u6 y/ ]3 g

1. while(fend > 0)
   
2. {
   3 `8 W) r  ~& n
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ u! O9 ?5 ~1 _4 _* X
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 U7 X# _9 H; y2 c
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) E- w% }* w% F3 a' J) }
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   + D- |+ A, E( c% \
10. else
    5 O+ S& e# `. [4 l
11. {
    4 x! A1 I& ]( E% Y
12. picture.length = fend;
    ) B: D* K' t% i3 _9 a6 }- X
13. picture.fin = 1;
    - s* o! X" R1 I, ], F
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 S9 q( F( o: N! Y
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    9 i) s3 S2 h" l4 L8 _! J! V; L
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # Y3 X' e; `' L' {4 Z
20. return -1;
    
21. }
    9 d) [+ M8 Q/ `
22. else
    9 N, ~  S# @' X4 G1 C: b
23. {
    ! [: W4 i  X' \! ]! d
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ( P. m3 ^* `$ R
26. }

复制代码

( t) j# z8 v' f- ?: E9 Z
) O  C4 f: u# E# _

4 |9 }7 c2 `. q: m+ t
! \) V+ K" U& P3 O, liMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html