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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/ P5 D) m& ^9 j

; [3 a2 ^& k  J3 x+ h! 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

+ J, f4 ]4 O) q0 u* w

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. {
   2 d# c  ~- s2 a6 w. b
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , T9 s, {# _$ g; p$ i$ ~9 @
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + k0 Q3 T: J: t
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 a7 A& @7 ~% a# ^* b
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    3 c3 j( r8 E! y9 J' P0 p
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / v5 C8 |9 D' L! @
13.             return -1;
    % P, N0 M$ I3 _, p. }1 F4 e
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ' U& F& ]/ i% B) J' b+ Z  Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / k, J0 g% i7 s! e
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    % j8 a2 J' r2 D) M" Y( @+ L
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    - F- r% D6 A/ ]% o+ }2 I; x
25.     }
    ) S9 Z7 a) {0 q% s
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " ?- R% P5 P& y* W$ S! t5 C9 T
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    % m' g' Y% h' ?) t4 j
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)
   & z% M3 _& k% g% |3 ?
3. {
   + e& O" K# H3 {
4. 。。。
   + J& L8 U! Y0 A$ i. \: {
5. while(1)
   , h/ U! M/ _+ J% a
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . r" S5 {2 @6 S$ h- \  h+ c
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ J- `" X7 @- q/ F3 r, W6 g- P
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);
   5 H- z* f+ B, A* S
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   # }8 S! d* J) i
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   8 E# r4 L. F. K. `+ y$ v
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 j! D6 @# h4 g- i/ A5 O/ w5 Z9 N
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[])
   1 W3 i7 q! V! z8 y0 }- p/ m) W' o
4. {
   
5. ...
   % ~7 e; |- X! S! A0 W2 Y
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   % A3 x! v' B  v6 K8 d
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);
   9 _3 E# G, y, ~/ m
10. ...
    6 K: C( Q: m- [; V# P
11.     while(1)
    ; |: J. h- s0 |2 K+ S' H
12.     {
    % I. @- I& M' j
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; D8 S: k( W3 I4 a; G
14. ...
    : D+ l* s! L% C3 r: B
15.     }
    
16. ...
    ; w" i. s& W" e  w( J/ w
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 E) O& g% N/ K4 M3 R
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" \
   9 F, l1 W: U# p
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   6 g% G" D6 R  f+ f! l8 l
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 v* N! j# d: L3 w
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ! ~( H4 [" j, W" n  |4 \
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - |$ a% h1 r" \. L5 Q) ]
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ' V& w( B( i1 C
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   0 w4 d1 a7 w* M; m7 b1 N/ }
10.             STD_HEADER \
    $ z: |5 l! c+ X
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 V+ X9 H6 w8 O& P$ G" v7 h& {
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 w8 H! C, V  O4 R5 K" |- t
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' e- c) X; q" C( [
15.     {
    # Y$ l8 J5 r9 `
16.         free(frame);
    
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" \
   * F- D; n9 k7 k  v& p
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) q. v/ Y$ u$ ?
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   9 F! F# f, B6 `  W" j+ P
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   3 ]" q4 f) s1 O1 B; e+ A
7.             break;
   6 F5 Y" N( ?" R& t) I" o2 k
8.         printf("sending frame\n");
   1 G$ Y: l# m, h0 t# J, K
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 a, A4 {9 |; B$ O7 W
10.             break;
    
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>

复制代码

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。

- x: B( S4 X7 A2 Z

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)
   * c: z. v  F! `4 T! C3 E: [
2. {
   9 m# j4 R5 l7 U% q4 Z6 h- C
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) G8 U4 J( @! d- E& C: n7 x9 }
5.     {
   . K# Z) f4 X% U& Q7 R
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % Y" v' ?4 Z! z) H! B9 P! j
7.         return -1;
   
8.     }
   0 P$ ]) V6 |" h$ [* M8 b, m
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);
    
13.     return 0;
    # l& F" H3 j, l4 i$ U7 z
14. }

复制代码

% [5 a0 M! a. q! K
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：
  I5 j1 O0 m6 D; o5 `

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # z2 E& }7 _5 r! J
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   6 r% z- p* t! c# s4 h7 O# s; u
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     }8 X9 Y) L3 r/ A5 a1 V
8. picture.fin = 0;
     q' b4 B8 |( i
9. }
   0 J+ y& e& `$ e4 ^$ D# V2 u& ?
10. else
    4 R& a) [& l( ?/ X. B( y' w$ o
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ) Q$ G5 \1 P" }+ E
14. }
    / M* F. ?* z6 H' ^! X: Y  t% x
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + H/ ^3 `. l" s0 }2 }7 \# N2 ~( n) a
17. if(sendbytes == -1)
    1 W5 P/ u5 E* B1 W7 h7 _
18. {
    + u9 A; R. ]- c! z
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & f- ?7 e' }4 l+ b. F/ \
20. return -1;
    
21. }
    ! C$ \( V' n1 g3 S6 a
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! B) h% j, b8 G$ v" s* q
25. }
    8 s. K9 v& `- ~" w
26. }

复制代码

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