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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; k6 ~9 [/ w0 E1 c/ k9 s$ |, f; ]4 k
+ y  r. x: Z5 Q9 @$ _

0 Y& y9 s. X) A4 f; x: A4 k: Q

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

" u0 k9 `: L1 V1 i

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。

( L0 D- d) `6 I* ]3 E3 P" }

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。

2 b/ i* m6 u8 d( b) a6 T9 E) B0 A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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & X0 c; a. u# k% _
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 n+ j+ g+ T1 X% o6 L5 ]
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   : A5 e( J5 k9 {+ K  s
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ) m. q( v% g$ ]
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    : p9 G1 \8 i0 r1 f( x8 Z" z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / ]! r+ ^) c% [- ?2 _/ `5 ^
13.             return -1;
    & X2 M* e; r- I
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
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;
    . i  l8 p+ h& o6 V+ m+ R
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % L8 {* [0 s0 Z% s4 {
27.     {
    6 ~7 _: e. L- Y$ ?6 Z2 R
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ( [# u5 W) {9 ?' |: ]+ B, }4 w
5. while(1)
     x. ~# V! @: A5 f, [; n
6. {
   2 B! h6 t* ~* V
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * F2 p) F1 G, W, X
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    * h8 Q; A/ |+ L1 }9 S" q
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);
   ( L. |1 f+ s! Y" Z4 o
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ; C- v) j. E2 d) f% e6 x- E: C1 k4 |9 d
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 |8 }) t- R) ]
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   9 e; x  b% O0 K2 f; T# d
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[])
   ; z- {4 W  y  W* z
4. {
   ' U5 B) l# c0 d- o* }' a7 |
5. ...
   ! _8 X* J3 f! \
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);
   7 a9 }+ g: ~* J6 R4 y  [$ u
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    % ~, ?  x( v) a9 h; s0 B0 ~
11.     while(1)
    
12.     {
    # B7 u& P5 b9 M7 q
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + Y" S! c/ `' h* ]& A
14. ...
    & B' b! J0 ]  c- s
15.     }
    
16. ...
    + L7 _/ ]$ N  h: B- x
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;">
   , h4 a( b; Y8 q6 O+ 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" \
   # i) E( k$ |* Q8 t. X
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 R8 u. ^: \: [5 v& A9 z1 G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   , Q) Z' ~5 v# n
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   , b! z* v: \% ?5 N: b% ~
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - `; D3 S0 Y  S3 J
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   & L2 R6 c+ o% s7 w/ H' l
10.             STD_HEADER \
    . |) |6 G  D, X8 J# f
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      E- K# m0 \2 o
12.             "\r\n" \
    ; {& d1 X) `. x2 o, C& h
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % }" M  u; A9 P  k1 J( P% {: L% {
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    $ |' i/ n' S, i  w+ `& a' O* t
16.         free(frame);
    4 V/ M+ g3 V, q( E: y
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" \
   - U) n5 j2 i8 E2 O" s" x" a7 O
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 ^1 s5 K: |* j2 z; F% X6 b
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( U* u- ]$ }  c( N! C' y2 O
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 C2 S+ c9 A/ V. z
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   % [! J2 N# X+ E% m6 L
10.             break;
    4 a$ l9 E, s& A2 F
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

$ {# s, @# Q" {9 Q+ ?, e二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 b2 v. C& g! B9 q, [# I

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   $ e9 }$ E* p0 ?# I
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' \! S# }" o7 h8 ~& o
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   % B- T( |  w* a4 r; U2 U
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 ?; p8 C( Y: n2 u6 J! u
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 p: }$ I7 M% Y7 g& y3 Q
13.     return 0;
    " W1 E* J/ P4 w# @  z" l
14. }

复制代码

9 v0 i2 J( ~/ c1 A0 {0 j
4 F  T8 D# p! C# M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 K3 R- C* i+ p. o# `/ K

1. while(fend > 0)
   * y6 w" l  Y! n, D' r
2. {
   3 v6 Y! I, N4 w4 Y' d' d
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   : ~" T. P; X) g# r
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & ~$ s% N1 K4 c
6. {
   9 b; l" E/ R/ c4 ?
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 M7 E3 M4 t1 ^  ~: t; A
9. }
   . ?$ O. d9 b8 E! w9 T( P* u+ M. R7 \4 y- H
10. else
    ! }8 v; J- B8 f9 ?9 [3 r; w8 e
11. {
    , `7 y/ Q, n+ g$ z2 f
12. picture.length = fend;
    & x7 u1 ^* {& }$ a3 i* X
13. picture.fin = 1;
    6 G! U1 ~, C+ Y( D* b
14. }
    3 u9 j4 U8 U# {7 _$ ]; k
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    % B0 X9 f0 c; l8 {/ G. v
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;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    : S9 ?/ f4 F& q  T- o) b8 p& V
26. }

复制代码

/ Q3 E8 @. F; V0 x
4 @9 H* B4 _( \% K! a

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