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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; ?# \- n1 k% B: \6 o" _+ H8 j

5 j# K1 J3 m' y/ y. I

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' r+ E  Y0 Q# h$ u0 M" [
' N) l! W5 _/ a4 e' z

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)
   ; q0 T! ?: Y# W% b' X- s# \! h7 n
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
     x2 U% T: \5 r4 K, O
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 n: [8 S+ Z* F: l5 J
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! ?9 E% I; J7 k( j2 h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ! o5 |# I% D, A5 R0 Z5 B4 H6 z
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   & z4 ]) f9 R2 M' a0 Y* C; Q+ W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! D) F& @0 q. A! {
11.         {
    / R4 F5 S. e4 y1 U4 N
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    + i; I+ ^$ N% ?) @
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 i, A2 M3 F2 F1 }( D1 F
17.     {
    4 R- F6 Z, s; k9 }: O
18.         printf("setsockopt error\n");
    + d. A- N: S4 W; _3 w+ G
19.     }
    ' z2 q) A+ U9 h7 s; \& E- \
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 [) Y6 V. F4 u0 G$ T6 v
21.     if(ret == -1)
    : q1 P" V- z' K! Y
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    & F' V$ p9 l7 X' X  P
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    6 b1 V4 W( |. W: @; a1 q. h6 d
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    4 K  ]2 @  M% t1 Z. x" V
30.     }
    
31.     return 0;
    8 y1 ]- o7 M+ x& P
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   & }" B  c( o; @+ j. S- p
3. {
   
4. 。。。
   ; s0 \7 u( [. T$ T7 i2 ]+ C; Z
5. while(1)
   # V& \2 y- v1 o2 f
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - T( D8 m0 {( n5 A
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   : i2 L  Z9 K# p+ n) v$ z9 P
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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;
   3 x2 [8 T$ n- z( v+ \# u/ t4 V- R
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 m+ y, o3 y9 R
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;
   + V6 C+ d9 u9 o# C6 S
2. pthread_cond_t pct;
   9 ?- J$ Z; W/ ^& _: z0 h$ C, Q5 ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 l( y' l3 ]+ ~5 e; x
4. {
   
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   - h- y$ r( ~: a# A
10. ...
    
11.     while(1)
    - @5 o( h  x0 }3 U  P- \6 ~4 ?5 Y
12.     {
    ) N2 C5 N  x3 c$ V2 b3 @" O3 ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ! g/ I: y+ S# X( x$ A+ x
15.     }
    
16. ...
    ! D3 ?' v$ q/ `1 R
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;">
   ) [( ~% |: W0 D( b; n* h
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" \
   . R7 g3 X7 g; x( z1 g
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" \
   % B1 Q& j: R9 c8 u4 t3 t
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! b" c" E6 S5 y, J  _
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   % k0 s$ R4 V. g  m: }  g/ e
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' \! ?$ Z3 X( O% U0 m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : u9 a3 K! r% _* h+ \
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . R( q$ O: u5 Z8 _; I5 v) o
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    / J: e. o, }; A
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" \
   0 v* L. {4 i! h9 O$ R% m( e2 L
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);
   . E- I3 N0 q; ?7 C8 Z: g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   4 Q% a1 v* ~2 m& e' h2 d5 c% s* n
7.             break;
   7 U9 L( W/ ]  _$ [  z/ [
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 ]4 |' |) T' x* k, g+ C
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 D+ |. y4 I: ~' K7 I4 _( I
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。

& m; O* a' p1 n  `2 e二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; E& ?" P+ @3 _! A8 `/ R' g

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   9 p3 ?; X9 H4 Q* m6 Q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - _; L6 y  U7 d/ r6 S6 ]8 ?5 X  y
7.         return -1;
   
8.     }
   5 n. ~& B- Z7 V/ v
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 O4 N& p; i, v2 Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 R1 ^1 g1 h7 B  }# b  Y. `, q
13.     return 0;
    4 f7 }9 B" g2 k/ b6 c/ k6 y
14. }

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# h$ _6 S# D% _- Q/ `  ^, T
; F$ k7 s0 t4 {6 m% q4 O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：
- B! |# L' r. r

  w/ a4 M$ g" q3 w" R, c9 l

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 C) E& f2 {3 r9 \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ; E# O9 o) ]7 `1 d: p' `0 `
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   6 p9 F6 j' h1 L, x/ a# `& C
8. picture.fin = 0;
   4 o' y: }+ R; r9 l
9. }
   " J0 z4 g4 n- F2 K
10. else
    
11. {
    & ]9 Z* c: B6 w
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; {3 y6 Z. a+ e2 V' S5 b% M; N& X4 K
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ! u5 ^0 B( B+ G! \: t1 ?( ^
21. }
    ' N2 F+ |) H. ?' H9 Q
22. else
    4 `% l' Q6 V: ?. A
23. {
    - W8 N- _1 }, S5 S# w0 P+ j
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    6 [# ~' T- N) i  p0 T  G
26. }

复制代码

5 Q$ B- k% s, o% C% T. [( [

: e3 G+ s8 X8 JiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html