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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* V/ F9 U. b% S3 q' b+ K/ s% m1 f

7 k2 k+ s# Y% c" S  ~; H

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

1 O, p0 p$ o- w" T0 A4 e, G

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。

+ @5 P3 c* k% I/ n

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。

  
  - U$ _9 i$ S: j  I  F1 A) x# K

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
1 {; V! w1 D  f- j/ ~

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)
   / M' g! H: G% q1 x
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : r9 j* {1 p  H+ J4 d
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);
   9 a( w9 o0 P- l7 o; U
9.     int ret;
   ( C" A3 A, J. t  f+ O% h0 z1 i+ X+ S1 \
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - F" u/ H/ K0 S" P3 h& `' o& ^
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " ]6 Y  J* T. h  m- }1 S4 l' x8 x
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    : O8 P" l1 A" L! P% B6 t+ q7 F
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");
    , b; {1 Q, s* O/ v8 k
24.             return -1;
    & E. o; b) W% |. ~6 J5 D
25.     }
    0 D9 I5 J! v' Y& J" W
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 C: |- y3 V/ J% J$ r* T
27.     {
    6 }, a% c& Q# G( l6 Y+ c
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);
   , `' D, T$ n# s$ k( h: f
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   / I* ]$ Y8 T' D$ Q
4. 。。。
   
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");
   
9.     。。。
   / s0 ?. ?. ]4 S6 j4 r
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 g- g9 ]# H% O7 y
11. }
    # t! ?6 N) b8 J! Y! N5 Y6 ]
12. 。。。
      [8 U- B# W* a
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);
   ' W1 u% W1 r$ U4 T
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ; J6 Z  f9 z5 x; K' \6 u7 H
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   $ w! Y8 J8 Q. P+ V8 p
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   8 j) F( U* |- x4 s6 u, O
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   " K$ @- x& |) u
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 N. r. K! `# o- u
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);
   ( E$ I* h5 U/ n
10. ...
    ! C/ u' r7 M4 p9 b- R# N
11.     while(1)
    % }8 S. `: l) k# |/ f
12.     {
    5 P2 e9 ~& T, R/ s
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    , q* M( O" J: t; Q1 K3 i4 g8 {
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. </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" \
   5 S, J% X; s. |2 y. n2 e
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   " H$ P6 n* b" P8 C( x, i! g5 {
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   9 Q- h+ i9 T' p4 v
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! n+ ?: d; }  e
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : ?4 ]$ Y8 \. V' d' ^4 b
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' \: v2 i6 n9 w' ^' r$ f2 K& s
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , {' i. x8 ?& Q$ p' x
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + O/ H2 H# R# }' C
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # ?2 [: M6 S4 b
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ; |  h. v4 A9 y. i0 T; m4 M
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" \
   & D4 i" R) t+ @5 ^
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ( R3 t# y2 w# l8 w0 b: X
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   - Z/ X* ?6 c- U' C5 T4 b8 @. q
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( S; \0 p  @$ U( U3 Z# s
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : Z" A$ D3 Y0 R3 `: X" w$ Q: l1 [
10.             break;
    " M! s3 x2 T6 u9 \& H, o) _
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。

/ E$ n6 A6 x& X# l% R9 ?. l

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)
   $ j+ l5 G. c" ?& g& d* R  E2 m
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   6 q$ p6 r$ w* |- `2 @' V
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   # W8 b  V2 v& a% @% _4 k  X
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
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);
    6 Y4 p# R! h! Z! h9 G
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

- j# S* b; [) V$ ]9 J' 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：

, P! h4 I$ X$ ?4 b. S+ w0 |
. e/ L: y2 o- _+ i8 O

1. while(fend > 0)
   
2. {
   6 h/ o2 V) Z# z& b; L
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 }1 T+ @6 Z( X
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   # A. ~, A9 w+ p
9. }
   9 u  |" M3 o; Z: D: a+ I& Q: k- ]
10. else
    % @2 b" Z) |3 c6 D. O: [  r7 S
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / t" a! [- q4 \& a. [( c
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    : P; R3 M2 ]" b$ F
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    2 }( {1 P4 n" J1 W2 [! `6 i/ Y
18. {
    , {3 u6 p6 E/ l9 s
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    0 k& D  `: D6 I5 i* S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ y" o5 {$ v* l9 ?$ p5 W
25. }
    
26. }

复制代码

/ S9 A% r$ t, H) ]

3 x4 j  a8 j+ y$ n0 F1 X
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html