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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1 ~* R9 s3 g2 D7 S7 W! G" X1 ^

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

9 c# N0 e/ Z! \8 f7 {& u* 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。

% b; g, {; Y+ B! K' i  i5 a. a( G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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' `: F/ R* E% Z, T0 g! @
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);
   , C  S5 l3 L. {$ i& W2 A
9.     int ret;
   ) d  \1 L9 i# ?0 M4 ^6 z7 R" }: l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # C7 W) Y7 q& s# Y; ]* u, j" z4 Z
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    # u! B$ ?% p( {. g( U
14.         }
    
15.     int on = 1;
      Z7 P( F. n% W. B
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * p2 v( w/ N- T0 W" A
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 U# g" G9 n, z& H5 N0 M
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    # R, s% q( K' N, Q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 u* r) u. O! P( G
24.             return -1;
    $ u0 v/ v  |. c
25.     }
    + `+ m$ }& u+ V
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 _* g6 J7 S! q! O. S
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);
   - V3 |: A9 m, x* H' V/ M3 u8 [
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ' }7 Y* j! C5 W0 X9 n0 `! l
3. {
   9 n* P4 G- o4 l' ]% M
4. 。。。
   
5. while(1)
   2 Q  Z* q3 i6 A: W' ]+ r8 T: M
6. {
   & [: \( C1 r1 k$ X$ x0 G
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 }7 C# h) e, W
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    : i1 C- F& O7 r( d  w( W$ _) W
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / P3 G- [7 d: l7 {9 R: [" k
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 m' }4 X5 ^  Q; R9 d
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ! C& J( x1 w2 B. a7 s
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[])
   ! X' _: v6 g4 ^$ ^
4. {
   8 W- S) U2 @! H3 X" @+ N
5. ...
   0 d) o6 l' F, W5 O7 |5 Q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   - \8 d3 x7 `6 ~8 c  ^2 u
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * c3 ?5 i& @( f- f$ B1 n5 G
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. ...
    ; q+ b  ?$ r' A4 P+ k1 f: a; R
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    & H( I0 A7 M7 n. ?1 _4 x
15.     }
    6 H: ^! V. A" K9 R1 I& x7 s/ |+ k
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" \
   3 P, n% Y, d9 `7 E( u, g; d/ m
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 U7 c& U% ]* d: c7 y2 y
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" \
   ' D. c0 a' }( q9 \$ ]
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    . H3 Y5 X7 E: E$ ]# @& r- r" v
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 B' i. U+ O2 X( f1 A6 Q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ g# a! y4 F, x+ E( ]7 }' G! `
15.     {
    7 G, ?* K5 }3 _5 Z
16.         free(frame);
    . F& D+ t; d# |- M; o9 A
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" \
   ! K. v* O& K: u5 P: S+ H9 f8 Y
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);
     R# Z& D* V0 n1 h+ T' J5 V& `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   & s9 |) s. _  U. s5 o
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ( p% d* O8 F4 q5 i, C# J# g
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ I4 ^0 g+ y" d  A* m5 h# E
10.             break;
    * T2 [3 Y$ ^, D: `' C
11.         printf("sending boundary\n");
      s! G% S4 _6 n( z; F9 y
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / j0 l  m" p& u# v" p
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。

- x8 |# W. q( k, 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)
   
2. {
   6 K2 Q* m5 \  j1 w2 z; L
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! _$ l' o3 {0 Z2 _3 G- r4 H
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      p1 Z! [( X) A
13.     return 0;
    / @7 h7 _& i/ H; z9 S/ }
14. }

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7 u' Z7 C2 F9 y9 \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：

: Z1 L  l% N: |

1. while(fend > 0)
   0 q* C9 ^% P5 n. Y
2. {
   7 P3 v" V3 i9 a' D. V) y; B/ }
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / e4 s9 s' h6 P9 O1 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;
   # z1 N) V: S( U1 |( y4 A  n
9. }
   ) A9 L+ D1 J* s# _6 w: T& l
10. else
    
11. {
    * I) M: K) ^  n& [4 `
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    * w" c2 }& \# @$ J
14. }
    " X0 V/ g0 G: v6 X- ?
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. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 c  D; ^; G, ^6 F+ `
20. return -1;
    $ B+ `  D0 {& A: u' J- H# u
21. }
    * ~  B/ A* r. c: `% [
22. else
    $ u  x1 J, d* L* |8 X4 g& q
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    4 ^+ a) k3 B" q4 u3 D; v
26. }

复制代码

" U; ?: K" [- g0 s

/ W0 I$ S. V' W
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html