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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/ E3 W% i# I- m. x
+ ]1 q+ D! C- Q) _6 B+ |8 ^

5 w" B. o# P" L2 d

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
0 a/ _! [; l  y0 I

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。

$ r5 G7 G+ h. ]0 |$ m% w' L一、HTTP网页服务器
) C4 z! H# ^( a

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);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # ?: e+ N5 b/ c  s
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , R" L& j; [5 l) x" p- H
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - }$ e: @  q' q( i+ k
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      N5 h! E* s: ~3 |0 o" i1 l
11.         {
    9 ^; G8 a! m( O6 C% U
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    + d- @. \% r( S
14.         }
    4 `3 I. r: X, L2 U
15.     int on = 1;
    ; _, I' t3 a* D* U9 i# A9 W
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      m' \; J. S0 h- l2 D+ z
17.     {
      X) A3 v+ `9 Y9 v
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 P; n6 o: ^$ Q9 O3 l$ d
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 M! I9 A) g, Z' j# x! \
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    + h4 @# k# C" C8 W  V  c
29.             return -1;
    
30.     }
    % J$ R  |9 e; F* c
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);
     G, I9 n2 u, H# q  E
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   $ y' n( {/ V* v; k+ v
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   7 Z4 V6 Z" _3 b" Q- v; W
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ }- u4 O4 x& ^7 ?# M' A) e' ]
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . Q, k# f3 Q- r) n. M: y6 V
12. 。。。
    - e6 w$ b  ?6 \# D
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;
   . c, E( R# h; Z& Z6 _% t0 k
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ L# o; v. H; {) Y% a
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 A% u/ i& o0 a: v2 n& Q. l
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;
   # }- I( ?# Y. W/ r( |
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ B" ?! {6 k0 z/ L) c  ^" o- ^. Q7 ?
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 `9 I& J2 W. x; n- F: x2 n4 i8 `
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. ...
    8 ^+ O, i  b6 [  r) x4 }0 x& ?0 _+ {0 }
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / R8 u& u, e1 {/ E2 z2 P' r
14. ...
    ; e/ `4 P! ^" `9 D+ F* l
15.     }
    5 b  N- C2 \* c) ~1 m
16. ...
    # n; D$ t* p! v7 m
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   / q1 R- K5 l5 n  c0 N$ u* Q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ s) a8 _' y3 D* Z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - r" E4 `1 ^8 n$ z! D! ]) p, Y
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 }1 B/ H! i/ |- ], W* g$ k
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ; K6 ^0 G- x* K$ e4 ~' F
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; G  h& t/ D# j
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ) E* E+ ]! m7 ?$ p- A
8.         printf("sending frame\n");
   8 l1 b* k/ u' H" D
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ( n8 P( e% D3 P
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; Z6 t$ N, h4 x5 U
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。

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. {
   # P- B) H8 \- t; B7 v1 N7 z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ y9 @! L3 z- Q4 i. k
4.     if(*socket_found == (~0))
   9 i, O) e1 \" P4 z, k1 Q0 r
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % G1 ?& w& I9 |% q
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   2 L# I. D: V  y: H, c
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 a0 N2 \* m$ G1 Q6 x# `
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    5 q& ^5 B. e( o$ C
14. }

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& W, l% k, i. o0 C$ @& \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：
  K( Q. M3 k  Y4 K6 k' T# C

1 L+ a3 e  P9 j( T$ Z: g6 X$ J

1. while(fend > 0)
   6 U7 a. K/ D6 l3 J) k
2. {
   / E& a/ I7 n2 f' b' s! S# o
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ) r, s; L+ A+ D
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   & t8 f# H% J9 b6 M4 R/ G2 C3 h
9. }
   
10. else
    
11. {
    & {+ _( `  h* \  a1 o- Q
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( M9 u& `6 U3 D
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , C" P- X' W# I7 i. u; }4 N0 e
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & Q1 {3 \& a6 R" G4 O
20. return -1;
    
21. }
    2 o9 g! n0 Z' C" f2 }& T; H
22. else
    2 }2 H9 X5 d8 d" \! D
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' L7 `4 s, ?; p7 Q7 R" t5 |- Z
25. }
    : o) b; f7 P+ L6 F8 K' f8 ?. s
26. }

复制代码

, _3 a3 T2 a$ G& C, D/ M4 \6 C4 _4 ]
$ r0 a1 f2 E5 ?8 B2 `2 G9 ~

3 ?8 q5 P2 H- B. X/ v# t& {
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html