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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( [: J: r/ ]( l0 ~. r( W& ]9 E# _, T

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

7 j% ]: |; U2 N" n5 z, b

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。

0 y) d- }( M( k' \

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。

* |$ _4 C6 x, c( T- m- U! N- [* L一、HTTP网页服务器
5 A8 o' z* y' F, b! a0 m

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. {
   7 V- P& g- L% p* ]
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' }3 @% T7 O4 @
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + {: Q! l8 y) ]. y6 t( T: ~, t& b
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     h7 e0 z" X1 P: W1 {
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    . y; R' J* `4 Y; p4 @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ' r- B! m5 o- H* H' {5 }: ?# d+ P8 t
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( \: ~- `/ `5 `
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      }8 r' B. c  d
21.     if(ret == -1)
    + ~' V. G8 X+ d+ ~$ }$ Z
22.     {
    6 z8 y4 K( }* |7 G8 M+ V+ ]
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    * V; n' y1 [8 W  G( C# ?
29.             return -1;
    1 U9 @$ C  V3 L3 Q, l" w7 _. h+ o
30.     }
    
31.     return 0;
    5 G1 ~5 b) L; C- h6 b4 r
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);
   : [0 E, d+ D/ V- J! ?0 L6 R
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   * t$ ]8 Z0 k4 _/ `
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   . V# l2 W, Z+ q- F
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ B2 S  [9 _7 p7 v
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   + c7 w4 c2 R) C
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    0 q1 ?, D7 k3 {5 K0 X% z
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);
   ) J+ f$ H/ s& `
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 T5 y  @* g9 W" b0 Q* d. K2 _& S
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : {: \0 J1 g+ i# ^/ E9 _" s1 F1 E2 K
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 J$ l/ z- A7 T. N
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + s: m- ~8 R0 u3 T
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 L* e/ x8 a, M8 K" ]
2. pthread_cond_t pct;
   8 M$ Y+ _2 B0 d+ v( h- v
3. int main(int argc, char* argv[])
     ^& l  r4 c1 F9 y- @
4. {
   
5. ...
   4 j7 r3 M- i+ A9 O* [) D' o
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   7 w2 E# f% ^  L" y: W5 Q
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    7 Q; u. G  a0 E) Q8 n- z, X
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    0 W4 A. e. s; [4 m4 T
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;">
   ' T/ O4 b" P  S% N- F( f" ^! p
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" \
   ! U8 z0 i4 ]3 K3 [$ m1 |8 |
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % C$ k) ~+ _/ X- F
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ) _& j1 Y+ Q3 ]9 Z3 Z! P5 _
12.             "\r\n" \
    & w0 j' P" z: O7 a
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( z1 I& G- G" c% Q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 N' z3 [+ {) v: d
15.     {
    8 g/ m2 z7 J" V/ r
16.         free(frame);
    
17.         return;
    4 O0 i; h7 |' W- V( P3 }  T# p
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 `2 j# j( {
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");
   + P7 i; Y& L  y. i
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % U6 H0 n, V! Q$ o
7.             break;
     ?1 l& e) u& r" Y4 s; Q) R
8.         printf("sending frame\n");
   ; h6 H" s2 N! o% B
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) {* W! u/ g/ H& `+ ^/ _- V
10.             break;
    ) o4 i1 a& G9 v8 R2 v
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 f( E: g/ M9 r" K+ Y6 N$ R0 U* o
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' _9 M: M0 G9 c; d# O
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。

+ @* b! C, `. C: J

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / s! m! [5 ^* `, F: h( m
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   3 p& R5 t, n  b
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; \2 R) Y( c5 `# q  N
7.         return -1;
   
8.     }
   " k' \$ C' G0 q
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 D' b3 m1 Q7 O) H$ c9 I8 l
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - f0 ?6 u0 @! L7 V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    7 V: q! t% \! H
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：
/ T$ @8 p) x+ `+ a! J7 \

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . Q! I! w# H) r  y7 U
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! Q& V$ {" [) c" \) Q6 W. T/ a
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   : W8 M4 R* s, t& A: M  o- j* E& w  ~
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    3 u  I; Y3 X* Z1 w
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)
    : q, c; e# m% p7 q- a
18. {
    2 g  c. M3 L9 p
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    , G5 S0 V( r% t' U3 H' p
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    8 S" c0 l( q6 `( `" m4 S2 y
26. }

复制代码

. x) R+ |# G  D/ A2 Y4 ?$ j
  r# X+ t: `! k" Q) P

$ b& _, n8 J) c/ U
, v2 e; ], f& U. F% |iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html