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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7 P: Q) [2 W1 e/ P
7 Y6 [: V; I6 Q2 K- r: J: U

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
# q) p/ B& A) ?

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。

7 Y$ `2 G! r) N+ S3 d

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。

  
  ; K0 {# g9 k. @; ~  @) D8 `+ F

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。

7 N! H& N  n* n. H7 F* Z一、HTTP网页服务器
# c2 L* f4 X6 @- ?6 D, J' [/ Z

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   8 U# [% y6 w% m) U  j
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * d+ N6 V* U9 H; X$ T  ]8 I5 E. A$ n$ x4 V
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)
    $ |0 u+ N  q9 t( ]# m
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 S, ?' T* f1 m" z/ ~
13.             return -1;
    
14.         }
    ! n# f$ H  {* t' H- h* p. ^
15.     int on = 1;
    5 `  D5 t- E' {
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( P; h" W9 ^1 C0 H2 r
17.     {
    2 x# u9 {, H  @0 ^, ~' X. b
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( w' J+ F3 L2 Q
21.     if(ret == -1)
    $ ^  e  k2 ?& j& e- M$ l# \
22.     {
    * \- E- E. M" h5 E0 x  B6 N
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , X  @' `! y5 C6 k
24.             return -1;
    . A* G# Y9 K  k* v; O* t$ {
25.     }
    ' U& `6 c& Z" W; L/ O- Z
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' Z% S+ Z/ e$ j+ \/ h
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    & e4 Z+ a. P- @3 {3 b/ N% N
29.             return -1;
    1 s. F: H$ `. `) }
30.     }
    6 V$ {0 g+ a# ~6 y4 G' y
31.     return 0;
    6 x  B" j9 r( u7 l
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   0 P6 _3 F& n! K
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 G4 i+ v- n3 g! c
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " K0 P- h, v% i4 A$ s
11. }
    
12. 。。。
    & m$ G0 g' m7 l7 ]" G& V0 l
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;
     L$ R% _: R6 ]2 Y! e0 |* n
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[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 e+ p9 s" Y2 c4 p3 z( P
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ( J: L3 S2 Y* D7 z% X3 e1 j
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.     }
    : B- m7 f7 z% ?; `: U, [
16. ...
    " g3 D  w5 v" r9 }6 [: @
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 L/ x" j5 b1 k9 |) j8 M& j; t
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   8 W" f! V& S8 G: \+ v; ]
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   0 Y% w6 y) _3 E1 R) C( _/ p
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' D& {) _: y/ F7 B& |4 X6 ~  J
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 W* I# [. J' x4 C. G, n7 }
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    4 G5 c% r+ U. [3 k3 E
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , B7 w& |, c0 |2 f1 K" C
12.             "\r\n" \
    ! X4 q6 `* Y# [$ S2 ~9 q% z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    8 g# Q" D3 l' K, D
17.         return;
    0 w3 ~( O( {4 `3 H& G! F
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" \
   3 A1 Z4 E+ C* m( t
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
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");
   - c( P/ e1 R9 B* m1 I& {
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + c" v* s: c, n3 c4 T
7.             break;
   - W% e: d% R' y+ g
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   - U) y; f& o5 M
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' w; W' K0 v5 [6 w/ |; K3 V
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ^* K9 B( O" B! P4 x0 W, K8 V9 U
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 P$ M- ~% N/ N6 f1 E$ K6 c
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。

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)
   
2. {
   ) X2 t# t- b( P+ p. h
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; V( a0 e1 m; C- n+ e* b- @7 N/ A
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * Y$ K, N9 C! e" s! q3 X" h) b* q$ Q( E
7.         return -1;
   4 {/ Q8 [0 t8 p7 M( l+ t( L
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 _, M  f* \3 r% H8 N1 Y: ^4 @
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " h0 E" Q; q* @* @8 D
13.     return 0;
    
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：

1. while(fend > 0)
   . D1 i6 H9 @4 ?8 K
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ E8 U8 Q2 t  |7 h7 n
6. {
   + K( j4 }1 h5 w4 z( T/ \
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # @0 m8 t' H1 m5 ?5 \/ o. ?
8. picture.fin = 0;
     a# D1 K/ B; G
9. }
   
10. else
    
11. {
    2 B) M- l; l8 K4 _
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    7 k! _/ d1 h6 }- [/ E
14. }
    ! `+ _' l& m' @$ i
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)
    
18. {
    4 g0 |* m' _5 S7 p$ |, Z0 p
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " v9 I; D% T# v$ E5 F3 @3 V1 f4 ~
21. }
    4 W$ |7 F/ h1 x7 K
22. else
    $ X; V, g: M2 i  a% Z9 i
23. {
      A' O/ @( {6 j5 ]$ i
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    # m' k) k! ]# l+ g/ N
26. }

复制代码

& a# k$ Y. `' C' [2 L$ ]7 _$ g0 p

- M) E* l& V3 W0 l/ a5 WiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html