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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$ p4 ~5 R/ p: ?( R+ j# p' }/ p9 S

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。

6 s1 M8 Q" y" Q

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。

( g6 k& x& O% t7 h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)
   & w! G6 Y! _' H7 ]
2. {
   7 L) c' r1 i3 Z% k- }9 G
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " _6 P0 P2 ?& D. z; I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   # r& Q) [1 r& R9 F, X) h
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / z4 u4 M+ o) E' X0 M
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * _& L0 Z4 @: v
19.     }
    ) n# R# d6 }  B0 {& \
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    " C7 U/ t5 V* Z
22.     {
    + C5 K4 ]& r! k
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    * `# X! }3 Z. [  s( q3 L  t
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " P! E5 q. t% N+ |7 N1 @) \
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    . }7 p) A# n, |1 N' N
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);
   + l2 I& E; t  D  ]3 {
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ) `, C: E( b7 ~+ k. @
4. 。。。
   7 ]. q$ A+ P: @" Q, d) D: o
5. while(1)
   $ l0 b7 d8 ~5 ?' _$ s
6. {
   ! P( F5 p4 ^3 S& O! \
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % D; }5 }9 ~4 F; s# k$ ?9 P2 t3 h& O
9.     。。。
   ) _7 X$ F/ i8 q; y1 L3 j9 n
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    2 @" x: W7 |) }) @. `3 T0 Y' [
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;
   3 X1 e3 \& n( a8 X, H+ m
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 Y4 h0 a. |( E6 B
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;
   $ P9 @* i  C# y* |/ x
2. pthread_cond_t pct;
   ' v1 }! ^* R, x6 d) J; T5 o
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( V3 y8 }, ]- F% D3 `9 g
5. ...
   
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);
   % O0 G6 @7 q& b# g% }
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    2 [; Q) c6 w6 }0 i. }8 C% N
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    % v0 p- N' ]! j% {7 N
15.     }
    . B; B; ]3 ~. |7 H( A8 Q
16. ...
    ) d: B- I/ U. a6 M1 B5 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;">
   
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 m) U5 x9 i+ r. I4 N3 U
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" \
   6 b8 g4 h% T) w# E3 Y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , p' \1 P* O+ H$ a7 c1 S1 y+ A& ~* |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / |6 ?; h- b* j3 B
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . Y0 P/ R: g/ y
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ! B0 }2 {4 g2 X4 T- S+ b9 ]
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    % O+ r) _- t* y+ g
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" \
   2 D+ {# r% D5 _, W+ [$ X
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ( Q1 |/ W0 k, A( I4 l% [
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   8 @$ x* h- N8 M  i6 \5 }  `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + F6 Q' ~- k1 C9 T
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( }4 J! o1 @# X8 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。

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 f9 O+ s0 d  j7 g, q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 F8 K# Y2 ~( |1 S7 E: S
7.         return -1;
   9 n) T5 I' A% N" z
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 M$ R  h4 r+ L3 Q1 Z! z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    , ~; Y4 B8 B) @  o9 T
14. }

复制代码

/ E3 v: t( }" Z. f" m: F. l8 p9 G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)
   6 _. `; b% R8 Q! Z; X) a
2. {
   * s5 R  t, V1 T' k+ |+ U  G
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; t7 e# T8 u* }: x. {
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 u: Z, S% q1 w% a  [  M
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   1 L7 x! o" f. L8 R0 u& t7 F# E
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    : G: _' S4 L9 R  H# q4 {
13. picture.fin = 1;
    - |# R! g5 y  ?
14. }
    ( v  J6 {. r8 G
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)
    " k: R7 b0 R4 j, ]; S
18. {
    . A9 U7 K! F, @0 g: r/ y! q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 ]2 k. @4 P5 @1 _. k
20. return -1;
    
21. }
    ! R( x) {) n" a0 V; m
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 i0 W1 M$ \3 q$ c- D
25. }
    ) D5 I3 j3 {* ?: i& M" u
26. }

复制代码

0 l; b5 D: F* n: O/ m' A0 t" s8 w4 Q8 L
1 B1 n! T3 m% O! |/ F5 P" e

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html