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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& T8 ?- W" R  a! |/ b- O9 m

( N/ v( M# D/ x/ T6 L; b

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
6 Z& x! {0 ?4 Z: E; U5 m
' {4 G6 K* [0 I9 H

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。

$ K3 J/ ~  K0 a$ K) e

1 C8 m1 ]4 f8 f. 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。

一、HTTP网页服务器
3 E+ a. R# S: {4 k# 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)
   4 l  W( ?, ?" E4 \( U
2. {
   + B; f8 [9 G6 s; }; u+ o
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   : d5 Z% ~1 o2 s+ [2 `% X$ \
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 K$ N( \( G, t* C+ P7 e5 Z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " h8 f' i" s. Y0 D3 f, f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 h& M. R8 ^5 T" e; v
9.     int ret;
   5 T  h% I% m4 \# E+ ]
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;
    
14.         }
    $ l4 M1 C  f8 s) x
15.     int on = 1;
    : I% `! c. ]+ Y; D7 `$ B
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)
    " q! s" N5 n  \( p. W% o
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' h3 Y' w" U) A
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 ^+ C6 m2 C/ c% @& J- \/ K! x
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    6 c" }# P* w/ {& ~
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);
   . a  a+ b* `0 C6 {
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ; E1 H1 G. z; V6 h$ P6 s! G, n
4. 。。。
   , n& e4 w5 L. F9 n7 B
5. while(1)
   
6. {
   0 Y9 g3 ?3 j, U- q. f( s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; n  d6 i; \- C9 c/ C; {
9.     。。。
   / F: y4 H( x1 K, K5 R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 y( c4 P! X/ Q# z' |/ o
11. }
    
12. 。。。
    & c3 s  @2 b* h( z
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);
   , D8 c9 t2 @5 n# B0 Y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   + F  }& u8 U: i8 ~8 E
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % f, F" f" |. C8 m
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' o* y! P1 Y" r5 y7 W  C  D. e0 V
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[])
   7 j- t5 P* _8 D$ |* Q1 `2 c7 Y1 Z
4. {
   ; Q0 g4 l+ R# t' q( d# l
5. ...
   & F5 c/ q: g9 s+ `: w6 X3 a/ i
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   * b* J( E2 r) x( q/ H6 o: r
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    # E; v( k3 Y1 i+ p  p
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ( i! U# {- p; ^0 q
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;">
   $ M/ d' A0 |  Z& }, p
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" \
   ; i8 g8 e0 ?3 ]( L7 X- M, m
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" \
   9 o5 ^4 t, L3 Q
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   7 A" r' N1 R. \- U
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! b( D! e4 ~' w* k
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( n* ?9 y% E- U* c8 t
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    , B' Y0 G- B$ X- b& v6 g/ ]
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / R; e( ^5 ?* ~; o3 I1 B
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; i( O! ?% V9 X8 i" w2 }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    " ^! l5 J) }2 Q
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 O3 n9 b5 T9 g' w/ I4 d
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ! R7 h, K2 }8 ^# c1 c  r$ i
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # K3 w6 A% k2 E6 _0 I- M( v
7.             break;
   ' Q. M8 n) h0 s* m$ J
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! [- M# W% l! \2 T: ~+ A3 Z" T
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / S5 h8 q2 `6 Y
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。

# x) Y' o# {! r% |. w. n

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' t' k4 Z+ a2 u, D2 a# r4 k" x

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.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . s7 E: N: l/ A# K4 k6 W6 f& p$ F
7.         return -1;
     B$ q$ @" w6 V9 d, U# v8 w
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " O% @3 p# B( K3 u( a) D
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 o. n, b+ O& z$ c7 T5 [2 Q6 r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( L9 C7 P4 B. S9 a
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    0 r# r3 p: u/ d0 [2 s. y
13.     return 0;
    6 }# ~9 I& z5 y' g, o. a
14. }

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0 i% @+ H% C+ S; |$ ?+ Z
( s! [/ V  O* E* F$ B" ]3 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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   5 L0 b  O  D0 H. r
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & P2 [% r' m/ q% @  J4 V
8. picture.fin = 0;
   ( W$ m9 O8 R- B0 G& Y
9. }
   
10. else
    
11. {
    5 D/ v3 @8 A* G: T! G6 ~
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - N1 m. w: b& e2 {* ]( g3 R9 ]
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
      l' _1 }/ L- ]- r) J! E/ {) ~
18. {
    9 s* B# Z* }3 R1 {$ r
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * Y( i& H; i$ V8 m) r! W
20. return -1;
    . g0 m# r) B! H, z. S, ?+ f
21. }
    
22. else
    # x  W/ l8 q4 A2 t1 j* Z9 T7 o
23. {
    $ d' r. }9 _5 D- Y# }
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

- P5 G' F! O# a: G* O
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html