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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* ~) R5 [* m! ^& k8 f& X

/ `$ y5 n" h( v

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)
   " i1 ^2 f1 \% @) U. u( p- v
2. {
   2 V' ?4 V- Q  I6 y0 g" |
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . B+ K0 Y! h& _% e6 d
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   " C8 q8 Q4 [% a3 ^& Q* A! \! j
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ S+ u3 {+ j/ p
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 o. l! B4 X' s" f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
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;
    & v8 g+ L9 b0 h3 K/ H) }4 A5 F
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * b0 Q4 k- t. r& p
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , p0 N: T5 {( k" x
17.     {
    : k- Z/ x: |4 X6 f
18.         printf("setsockopt error\n");
    * V. e* z* q( ^& Y0 s& r) D
19.     }
    7 O# V+ i8 x# m, `& K
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( k) W! F1 w* @, [8 z" M
29.             return -1;
    
30.     }
    9 _$ Q% e+ R" d
31.     return 0;
    & F. e. |% K, |* o* r6 K* Q: m9 `
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);
   7 l5 R4 n3 w* u8 s* s% Q5 H: [, f  Z% k
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   & D; J) h: D2 v) \! I" F- ~7 o$ _2 Y
4. 。。。
   ' i: q2 g& v3 E; [# M; C
5. while(1)
     \4 L& U  [- R4 d! u7 k1 h
6. {
     G! l: p, S3 n' r# @$ `* @6 ]) N
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ v8 n* O* W! Q( L4 ~' Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
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);
   $ ^  s% }+ a1 O- V6 p+ d  O
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 h  m9 B$ H2 ]
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. {
   / L4 N1 `# }' S
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 q2 g4 o4 A/ x0 [. o
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   : C1 j; W4 l9 [  h2 }0 u
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    . l- X0 n2 T' h
11.     while(1)
    2 e4 N# e5 o+ F/ `* A8 [
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % }5 p" m% ~( v% ?  _
14. ...
    ! Q, [3 w' c; b1 w4 z  F
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;">
   6 S1 H: @$ s6 k5 U+ o+ ]
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" \
   9 S$ K# A* y6 ~& k& Y1 f
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" \
   9 O% v( M! L' u+ X4 U( D. L6 v& x
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 m/ y! @9 n( r
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ) r  F" Y& |0 u! k
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   * X4 _7 M: d& w$ b9 j
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    5 ?( G1 a& P9 G8 h" b$ _3 z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % X3 J5 H7 _% F6 y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    1 |* X" M; S+ F8 C" l# _
16.         free(frame);
    
17.         return;
    9 v1 @/ s5 V& M( \
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" \
   . I1 w, i7 s1 q. |4 i8 p2 w8 I  o
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 D; j% a: S/ P) [3 s5 r  @
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; [- d* G; M5 U) T; w: [4 j8 `5 ?
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & L' ^5 E- `) _
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; y  }# ~, ^' m- O" _) e
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。

2 t0 z; O$ J* `" c3 T& l! C

  W/ U6 e7 x  }0 |1 |/ h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)
   * i: I* i' E* G: @$ [
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     |+ M4 V  a4 ^& l/ ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   # b6 Z6 q/ Z& o$ n
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);
    0 E' f* z8 @! \9 g; R0 s
13.     return 0;
    # m. |# r; M- r8 }6 R; ~0 \
14. }

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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：
8 m  |: P- W* O3 Z3 V. `
8 V3 C" ~+ z6 b  k" P

1. while(fend > 0)
   ; m0 F+ M  z1 c0 k5 n& g+ c
2. {
   9 t. t3 j% x; Z* P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   + m6 z6 X  n7 T, t0 ^
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    4 ?; Z: C! M; y- }
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    , O' z' l5 j8 T: U
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' |; s# X9 ^/ ]# g
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      _7 C0 m+ t# J$ X
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 R2 m4 E- T# u: |: T6 d
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & h( H" u* Z& \/ a2 A# o
20. return -1;
    * O2 f) S/ `. l: \
21. }
    
22. else
    
23. {
    $ Z+ j. [! T' Z( R4 ~% A0 E- X
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    / I' ], I# z4 M; y1 H' u0 S# g: k
25. }
    ; q$ }; k8 y4 x/ y8 {- ^
26. }

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5 F5 \* [5 p+ v0 {+ Y+ J

& F  K0 C. C  e2 U
- ?+ p6 t2 `4 A! J$ N4 NiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html