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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. N6 F" U5 W' O  Z

1 `: Q; S; B7 N$ T5 F+ j5 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
3 r* q3 T7 O* R' T2 W

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)
   
2. {
   # H4 a5 f# Z' ?" d( F! ?$ N  H
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   9 F* o3 J! Q3 n$ I9 B
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 l# S; t+ @: X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * v$ S  X, q  Q. V8 T
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
     E, D5 x5 ~# O+ ~1 d2 S
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 T" K6 t8 L8 b, d$ r1 ]
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 e7 B& O, W7 Z8 {1 a) B: u/ ]
13.             return -1;
    4 j9 P, h6 ]! w
14.         }
    7 s( a# K# e5 r) d/ h% M
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & N' X7 D7 S4 H+ }: o. y
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ; k8 k: s6 j5 e: t5 x5 f
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    4 V! c# M% C6 \8 S) ?2 \9 u; h
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / B9 y8 D6 e; }4 k
27.     {
    2 P1 Z: C4 E6 F* t; a
28.             printf("Listen failed!\n");
    + G: p8 a3 d5 S6 U/ E5 W) j
29.             return -1;
    ! j; r3 x' J0 |5 w7 r  y
30.     }
    # P& t: l, }% k  I0 D; j4 ]
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);
   5 e5 I! a+ M  |/ O' t! Y
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ( u. P( q' ?6 `# B- p6 ~8 o# N
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   3 ]1 K+ b6 j: P
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 S- J( g% R9 a  `3 `
9.     。。。
   ' b3 v" V8 ?1 S9 N7 ?: L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; p2 ], n1 `% m4 G' h
11. }
      ]* b/ G* C3 G6 ?) U* U1 r/ {
12. 。。。
    . \3 ^% x% C7 D3 D; T: U
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);
   # c$ f9 ~  A3 m- G; B% r' p4 F
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   6 e6 ?: C: z6 W% `: H
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ) X9 w1 ?7 M; K5 g
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[])
   - d, n8 t8 Z* c0 j2 G  D: v
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & v  O8 n8 s* L9 `2 v* Y
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 S: R! r' h" w
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)
    ( l- M+ Y8 [% [0 s( J: K
12.     {
    . T) u8 d/ P4 m: j" r: B
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! G  m' O& ?" t, f
14. ...
    
15.     }
    9 l) ]9 }! ^4 h/ y
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;">
   , n! n% y. u; G1 G3 M' h2 t# `
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" \
   / x1 M7 R7 M( a+ F  Z( N3 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" \
   - R$ I: p! ?8 w; h# \2 h
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   , T: a, s3 y9 Z4 B: |' `1 C
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   $ j- Z# M" F- L3 A: c* o1 V6 W
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    5 F+ Y. ^* c7 ^; U3 ?: t( b
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! C9 h& Z; X! ]0 n7 A! `! K
15.     {
    7 B5 W+ e& \% z5 [4 }2 g
16.         free(frame);
    2 R. O( u' K" Z: {. K! e1 L
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" \
   ! N6 M7 m6 g5 Z4 l# a* T( r+ k
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   . ?# l9 q1 G# P8 Q3 g" R
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , w& M$ X$ V7 q
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 T* w& q- O% j4 \' {- O& {
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    $ N" g  N1 x9 O, }" n# t
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : [/ u* `0 F% N8 H% m
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>

复制代码

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。

  p! }+ L2 [0 V4 K二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" V! M+ w6 V$ M+ P

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   . L3 }& ~% e' S
2. {
   + y3 Q; n. x* l, V. Z$ O# s
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   * |( n7 F  l1 b- ^& \2 a
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 ^2 |8 l3 ^. J/ L; J
7.         return -1;
   
8.     }
   2 s' b6 a# A+ c: P' Q
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & l  I0 b) |6 \  r% L0 B" _3 A* }0 l
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 L7 m: ]. b+ y
13.     return 0;
    0 X: p+ D) Q) X5 Y% B  J8 O
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：
! Z( |+ ]0 l# i2 z: o
+ `2 n( _; {* z, v+ f. x1 M

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     u  Z! B2 C  x3 U' I5 E0 N* ^
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   9 c+ X) A8 n$ r% {
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # z' v- L0 \6 \: T+ f2 B
8. picture.fin = 0;
   ) H/ T+ O2 k/ F, g7 F, U2 U
9. }
   
10. else
    ' Z" H8 Z3 Z2 F) v+ @
11. {
    
12. picture.length = fend;
    5 B3 g+ Y/ p! D* Q% X
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * t4 _( a2 b" i2 Y
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 A9 q' d7 l3 ~+ c
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) g5 o5 I4 l# ^" B  {
20. return -1;
    . d( c$ G1 f' M
21. }
    ' e; F# c% _- Y  \% X
22. else
    9 k9 v% n2 l+ f# ~+ O5 c6 \
23. {
    ) g  A% I& v* m9 c
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ) V9 L, i$ x- L
26. }

复制代码

* h/ c. ^! H+ }  m

! m, P* l2 t  E! t: M% fiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html