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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, i; w9 f; M; N6 A; t

5 A2 f& m. i/ ?- R% K$ v

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

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。

5 E9 T# b, K$ a. ]2 C

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。

' m# m& L# v5 R8 [( Z5 [/ |一、HTTP网页服务器
* Z" e% `1 k# [# T$ p

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)
   + {! ]& m9 ~* w/ B# a
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
     B. q: D0 t' ?6 Z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   " S/ I# L4 W# z3 s6 J1 _; X
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + P( G+ s* S* U5 c  s! {" d
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     r4 [9 |. H$ M; g' }7 r
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ' j0 U9 A  m  j, B3 i  w& k, Z
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & V1 ^1 _% P1 |: Q; g- ^
11.         {
    + c6 J2 U% u/ E( M# b& c- v5 r
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) j( Q- a* f# ^& \
13.             return -1;
    / M3 m1 C' T: c  {
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      V& b4 w" }# m# E( r8 y! x
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # s: Q1 O* `3 j' {- X! Q
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' }% I0 d0 y4 H: m" ?( z
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
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");
   / Z0 c4 l" A% _5 W' K
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    4 a7 K$ _( h4 w* L
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);
   + t5 w- ?' |/ W7 T4 f# H$ j) J$ l
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 Y6 k4 M) M6 d0 E& E' u
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   $ T" t; ~2 g: b4 [# B
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 b2 U8 N. A4 Y: ]. E- C& X: U- d
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) [: ^' W# q7 g0 Z; D, u8 U6 \6 r
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;
   + M& p0 \& y% {; _
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);
     C1 q( y* `* h
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)
    
12.     {
    ) Y# e, ?: e7 c' e( }" R
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * Z9 e0 F1 K1 D" t7 B5 ^
14. ...
    
15.     }
    7 Z% ?- v0 k7 O" A, g6 n6 C
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" \
   7 F9 d% K/ T  z4 C6 |- J$ _
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 y. B7 C# Y' A5 K) j6 V4 B* V
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   & H" w! S: L; e3 @3 `- K
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     c- f- ~1 O, n. d2 l, E
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   4 b+ E* P' W0 g3 {$ g3 X! k1 y
7.     printf("preparing header\n");
   ; B- e+ C; D5 s. J
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & v6 a2 ~) ~# E) @8 }5 b4 A
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   9 Q, }  f5 c% n; B; N6 L
10.             STD_HEADER \
    % O2 C3 ]9 T9 K6 }7 ]/ T6 e9 ?/ X
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 ]( C3 O* t( C
12.             "\r\n" \
    / Q8 F( K* D2 ?. Y5 |$ C% n
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    - P% y$ w, z+ J% J  L/ \+ H$ d
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . T  _3 F+ }2 ^/ s( ?) g! i
15.     {
    6 L, p+ e% A, Y. t/ K2 r
16.         free(frame);
    
17.         return;
    1 X% W" A' f/ `1 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.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   % E' R' T$ ?( K
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) M8 R9 k4 j$ O. \4 k
7.             break;
   * s( D! m. p$ h3 ?8 g. Z
8.         printf("sending frame\n");
   # H( ^8 r- w4 }1 m
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    " N# A. l6 @' `; J4 ?4 |  r
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; T1 G) S' K  O% ^! L3 ^
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ O2 z5 Z" E% |4 Z. j
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。

6 z0 V& k( D; M6 M& g5 ]

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)
   % f% p. S( y  o7 t  _+ |& `; V
2. {
   ; ~9 r; d, o" G# F( x3 _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   " F& [0 \* h* q) P
5.     {
   + T" F% d' v  f% [% Q* b( s) y" s, a: V
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 K8 M# L+ w5 e6 n0 t
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 O( d7 e" e! t2 k) r% ]+ a' \- n
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ t: d; h5 T' G; Q8 O# ?
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：


( h: a! s8 t2 W% L

1. while(fend > 0)
   ( N: K9 P# B) l' f# ~
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   1 n% P* `3 ]9 S* k, `4 c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 Z# i7 v: K2 j/ Y0 M( f1 {; E$ A
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % z8 f- ~9 t9 v* g
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      Q- y3 ?& z1 Q7 S9 [
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " S! U9 U! V4 ]
17. if(sendbytes == -1)
    ! }8 k' e9 p' C, A, w9 v
18. {
    3 c4 A/ g2 X9 P9 @0 N9 e' c: Z
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - c7 b) k. D5 E6 X
21. }
    
22. else
    
23. {
    , d$ G! V# k6 h% t0 E$ ~: S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( B8 K' W1 p6 _6 Q. c
25. }
    
26. }

复制代码

* R/ Q, C6 e9 b4 Q3 O

- E: E2 }8 {: R8 E; B9 [5 d
6 T- ]  d) `' q9 S' O' p" RiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html