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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- G5 c6 {1 [) q8 r7 Y6 P$ K1 x- |

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
& E" g' R* ?2 e6 e8 h% U' t7 D

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。

' R" I$ I1 w1 `

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。

  
  6 D; j* h# q4 |1 [3 c/ y8 ]

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
8 ^7 |0 c. Y6 F5 ^! G3 ^

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)
   & j7 E2 t9 ]) I$ |0 j# t* s, e
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   0 [9 j; U3 l$ [' q: d; x
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
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;
    
14.         }
    6 j, q$ m# J; O* n
15.     int on = 1;
    # T. H+ }4 r, ^4 j; p& w  D$ u
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);
    ) s( o$ i! m8 y6 h7 c
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    7 y: }2 W" U  J8 T# S
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( [5 c- I: ~2 O8 R. h  i' s
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 H8 \* d+ j4 B
29.             return -1;
    : \" x6 C+ F  R$ C0 i
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);
   7 T9 X6 }8 I" g' N- f
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ; k) |( k. Z# r/ a* F0 {. {8 G9 \# ~
3. {
   
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    0 z% e9 I5 N* g% \; E/ r
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);
   # [. T. M# f. Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 \) W" t, a9 i
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;
   . k8 j# E, D( ~1 ?3 S. _/ l
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   . c3 b- F9 c0 E1 u( ]
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   - d! c( m2 _% B6 l& |
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   + n4 O* Y& h9 D. p; y: ~
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 f- P! c! H7 M3 _
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   0 K& d5 P" b/ \2 F+ e9 H
10. ...
    1 M' u4 z2 M+ y+ g7 d7 X
11.     while(1)
    7 V7 y  f8 @: Z7 q+ o: U$ A
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 R; N- e2 v% Y$ L( q& w+ z  [
14. ...
    
15.     }
    6 ]- J7 z* v# d
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;">
   
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" \
   7 ^4 }3 g3 E) E/ A# m& W2 `! i
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.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) q3 L" S, i/ o/ l* E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , \7 L3 [" @: F5 V$ w! {. N' e
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . x; s( ^4 l7 H: L& K# S! m! Y
10.             STD_HEADER \
    2 }. L! w  j9 [0 y7 z; L
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 B3 U* j% W1 P' z9 z3 E
12.             "\r\n" \
    0 {& c+ {, m: g+ F0 T- Y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 O3 S  p" U. W2 s
15.     {
    
16.         free(frame);
    0 x- [* R7 s5 Y6 k3 w8 X
17.         return;
    ( o" r" x$ o" F: h5 g0 K- \7 X
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" \
   2 U& x: N/ x* d. z
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   # _" Z# E! T# @  f' v9 W
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   $ C, j) h- N5 D9 i- P' d
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   # d& x' y& w/ e9 ~& _- U
7.             break;
   : E9 v! }# m" x/ {9 ?
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    & P7 ?6 R& l5 r& {9 E/ J
11.         printf("sending boundary\n");
    5 N6 \: a9 j( v; ?  C
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。

5 i! a0 x& m4 [6 V  d8 o

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)
   ) e' _% ^' `( W$ e3 p
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   * F8 m7 f' ~7 o, P8 a! j' n4 _, U
5.     {
   : t' E* b/ n8 Z$ _. K, G) D0 o. O
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   9 H! |* R) O' P2 M) w
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 L! |; n# k" \& z8 @
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' O0 }1 p  _% V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; H+ F1 c: R5 C7 ^8 f+ K2 u
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    / ?% s7 ?8 W0 \- q
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：
9 ]* ^# ?9 ~& p8 A- L7 l1 e3 c

% o+ S& }5 k. w+ Y. C" @

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   , A: x  U% I! _  D) t
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( V# C8 ^; P1 ]5 f  [: J5 m
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   4 M8 Z% q. M; c0 J" z( |
8. picture.fin = 0;
   7 Y* D, `9 {0 a
9. }
   
10. else
    
11. {
    0 K* m: v9 A1 G1 J
12. picture.length = fend;
    / g$ i, h! d. N1 P6 _0 W! l& X  _
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    " r9 G, u. S. F. }/ y5 L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - H7 L9 z4 V1 r
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;
    - Q4 m: A; ~0 K2 B
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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