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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+ i: p" L% h7 q. i5 K1 ]# V  ^

  J! Q2 ^0 _, z9 |

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。

  
  

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)
   
2. {
   5 B% T" s1 {8 @+ Y) B/ V2 T/ m+ }
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   . S. N& z7 E! t5 D0 ?; ^
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   6 C: M& Z. R7 I" p. X: ^+ G/ l
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 @! z& }# M1 B( D" v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : {$ i7 r* j1 t& o) y# R
9.     int ret;
   & C' D! g7 i# R7 ]' [) o. m
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    $ w* a# X5 c' j
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
      ~$ Z# Z+ S6 S  X
14.         }
    
15.     int on = 1;
    1 E1 s6 o; B$ I- K6 l5 W! q4 r
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    7 Q# o- c# e7 \
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 z4 D1 D6 b% l
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    - ]1 P( I! _) g( k
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
      ?" V1 G4 Q0 B* D
24.             return -1;
    / e. a% d. h* ]
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 u2 m5 U/ U/ f& A
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 j5 [$ `7 E( M
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
      W4 e# G. b+ [8 Q9 m5 l
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);
   0 r+ Y: O4 T! U( l- T# L
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   3 |) ~# `" M( B6 T/ L) @
3. {
   " A5 m6 `# j2 o
4. 。。。
   4 R8 F+ T( T  P' {" @
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 O  c7 ?7 E. h7 G# y, W8 X( R
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! U8 Z3 W- L! `1 F* {2 Q8 G
11. }
    2 N1 I/ x, n  u, y3 f
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);
   * h$ f/ `* {- C; }' p$ [! V, X2 P5 w
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   $ Q& A( f: Z1 U; R4 V% o9 \! M
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 j  i3 i' P/ B# F+ Q
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 v/ y2 o, q: f2 {$ W: l
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;
     o$ o. ?, L3 D, F% U* V
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   5 @& O% r6 l6 B9 c
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; C) o: K# d, j0 ]6 ?
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   : `( ^1 f' Y& E- w
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"
   & O4 f* y2 \* K
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
     ?% F6 {3 ]. c. X$ \" s
7.     printf("preparing header\n");
   7 q# x' v' L1 e5 N  x
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    5 `' ]+ D& Q# \# x8 W9 O
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & X! ]0 I2 y1 I9 T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    " q9 T3 C) L; w4 `' ^- y
16.         free(frame);
    # D. \/ @7 D) m
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" \
   " E: Y! o, @9 k  Y$ A0 V
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 }- ~3 r/ m) c, k& K
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 j; r4 i+ s0 O9 R; m2 [) ]
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    , m4 b% p( \/ a3 R" t: F2 ]
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 T3 g- Y- |/ m5 X: ]% ~, o
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：
3 e  c( {# S: e# z6 H$ N# y2 J& `

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   + C( X! `/ y/ l0 U3 v. v: r
2. {
   # [( Z' o$ q  g  q8 v
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   2 b& ?, V6 Y6 z8 v
7.         return -1;
   
8.     }
   # }  }6 l$ c% }. ?
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * U$ X3 Z3 m0 S; H7 X0 P
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 p" x( ^" R  |& z2 H
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / ?( ?* L) B1 v
13.     return 0;
    1 w$ `) `5 d- b8 W1 {8 l! q. q" I
14. }

复制代码

: A2 L$ `! r, Y+ n
" n2 ]  r; R% S  ]( g2 F2 i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)
   3 Z) g4 M- i" F; I: A6 B# a
2. {
   # N7 d; J6 N, [3 |  k( \
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : H. F# o( H6 ?6 m6 v
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 i. U6 w9 s  m; }4 A; F1 Z/ d
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   9 d$ G( S* t- t% h# l2 x
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   * H: R; m5 Y7 ]0 r  R
9. }
   ) r& m6 p. M$ V  H* d2 Z
10. else
    0 e. N: q/ i' v" s
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    $ ]* h) l4 b3 q- B
14. }
    # `4 b, p$ ?$ m2 W* F% G
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 L# `. }1 ^4 X0 x- O5 O
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * @: y/ H$ y, G9 a5 j+ M+ W3 m
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ( m2 V$ O( Y; o. F8 a! g3 g! P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    & e4 x* A  G; q2 N7 d
22. else
    
23. {
    # B) Z* R  o5 e& q7 v7 o
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html