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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0 ]; A( N. r+ B% v6 ^
; `' n+ m! f% O& y

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
' P8 B8 Q5 _6 K1 X  y! t

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。

, p6 W5 ?1 I  A7 V; g/ i8 i) ]; ~

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。

  
  $ z' e2 W; `: s1 ^( V

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
# V+ A9 _- d  \& M0 N/ |; B

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. {
   1 y6 W0 v8 B( C2 Y3 t
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
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);
   : x& D4 a$ Z- C6 t% o
9.     int ret;
   % D2 y$ D- e5 C# `6 c0 r" E! p
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , K( x) m9 s# a- ]0 E7 \1 S: |
11.         {
    + B/ ^4 v: b+ ]1 Y% r7 P9 W6 }
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    , Y2 ?7 g% f; |" B- y& T, N
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ' i; m' l$ C1 y/ f$ j
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' X( Q* p% Z/ @; u
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    # V6 \5 E, @% c9 _+ N
19.     }
    ( Z- w; S6 m6 }6 R& `' F+ l- n
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 t$ \! c* [. ?. O  e5 ]* d
21.     if(ret == -1)
    ) U; p- T* K  W4 u/ r4 K
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; O  V' J9 |! ]8 C9 n0 b
24.             return -1;
    : C! c! X& v, F, F/ @; D3 _5 y
25.     }
    * Z0 I" e# _5 |
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ' q2 Y: @1 k3 j
28.             printf("Listen failed!\n");
    # D  k' W# D. A/ }
29.             return -1;
    % J" W, v& }# [* X: a
30.     }
    5 c1 m* k4 N0 P) z
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);
   + j. W. G4 \8 a% K
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 l  @9 k# G! {: `  c% O6 H
3. {
   / U4 F! q8 x4 l: V' k
4. 。。。
   " i! J! D# I5 m" X' M
5. while(1)
   0 J" X. {' @: s# z! b
6. {
   ' p) |3 @' B7 Q9 o# E$ ~3 }1 `
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   . v7 q1 Y' P6 n7 e* ^  @& {
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    9 [$ c* z4 b& n& Q) J8 j) F& Y
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 |" E+ ]+ e5 Y* G" r
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 f, M% T! ~# ?  y* l8 {
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;
   , S* K( b1 `* E. I" l
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   7 g- \) j( Y" U# W; ~4 s
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ J* s( M, T2 F; o
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   / g7 k- L/ k6 F
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   
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" \
   
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" \
   6 j7 k8 d9 a9 L; H0 m3 H
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . R% p& }, n# ]3 a6 G
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 M( K6 |; ]. w3 x) d8 J! |
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 ?8 a  N* ?; ?8 |
12.             "\r\n" \
    * P1 j# o7 t7 S0 }
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 `5 C2 R) v3 h' Z# S
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 [& M2 N7 l( U% N4 y
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)
   
7.             break;
   : C# ]% {' }3 H- M2 Z3 s
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
      G$ C. ]1 S, z: y/ E& N
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 Q" ~% [% D3 T3 @0 H
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。

# g* S4 {3 Q8 W% q

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 P* \1 ?% P0 C' g. J: \7 \

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) k1 u  y+ h! f* @9 }. F/ z4 f+ A! B
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' ~# O. i# U6 K6 n) M& K9 j1 @$ v
4.     if(*socket_found == (~0))
   % P4 n5 G) N. Y; S1 o
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 b1 }' d' w: k# Z1 Q/ i
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ T/ P" J- E+ W& k! o
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 e0 H5 o7 j7 U) y, a1 ?
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , u/ b, T' z' H
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( S" Q, ], F, X' T* _$ f2 I
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;
   & ~1 g( Z4 a! I! {
9. }
   
10. else
    0 |1 F% ^) f9 @! A* e& W! Y+ x
11. {
    ( j- x7 g/ Y# P2 J2 I
12. picture.length = fend;
    * O) S3 \5 U/ w9 g( `3 o: V5 P
13. picture.fin = 1;
    , U  Q1 h; S" k- U' F5 R8 I
14. }
    # q" X0 J- H0 x* t4 D( _3 W
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 n: l; ^% ?. A1 R2 R; {% b
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;
    3 P' W* f% h1 C# M; v! }
21. }
    6 l& `$ X' K, O8 @  a
22. else
    
23. {
    . g0 e& ?. ?8 X% z. z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    2 ~8 s" g; j4 G7 k4 T
26. }

复制代码

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