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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; X# x* o2 H( J! R8 d5 y

2 U" S) l# P+ R, F% M

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
3 p" Y# M9 C6 }% z1 A3 P; 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。

% A+ |# h! Y/ A- O0 n7 T

, K' K) U* ^8 O5 M2 _: j

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。

* x+ ^9 e, |3 D, N* E$ {3 \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;
   % A" @3 _% v% [$ _* k/ D: U
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 Z! `' u5 F6 }$ ~# t' ~4 g' `
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
     d9 q7 T' X9 U0 F+ _
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    9 ]( g9 f2 y: y/ m, n  J' E9 [8 S; A
14.         }
    
15.     int on = 1;
    & \, V. q) M& M) c7 i* w: }
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 u; a* o. U/ |
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    " ?% |8 u* d7 k8 E7 b; O
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    : Q+ m. C3 z5 c. ?6 }
29.             return -1;
    
30.     }
    0 O% N. W) g  o/ X9 g3 W
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);
   1 t3 L5 t3 L8 c, e- [" J1 ~. D  b/ E
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - _3 @, v7 r/ ?$ Z; m* o, r
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ P; N5 u8 \  N% M* q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 d% C) f& q/ a/ o5 H
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ; ~2 r  Y# |  z5 B) I, R
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);
   : l: ?% e; e( }* @
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % y% ]3 s) q) o; W. @
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ! W9 G, C3 T9 O
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , v2 u" l0 v" P: l" C# g: f" f# F9 j! b1 A
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;
   # g# p& j* E7 a9 E5 X5 m0 _0 y  R4 k: v
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 O" }6 J+ L% \% @7 N; \
4. {
   # E( l; Z# k: Q) B+ X5 @
5. ...
   ' X* T+ i3 J8 U0 j$ {1 h7 T$ U
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   * f$ P: X( Z; c( o& x* |+ J
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! ~# A6 Q" E3 Q$ O5 @
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     p1 s' G" c3 }; ~; r
10. ...
    
11.     while(1)
    ! [7 O: P- B. i
12.     {
    5 u+ I. D; n' t* e0 R
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    3 F% l* A  A* H  \) U( h
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;">
   % D/ i) j/ E$ k  ]
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" \
   * K* S% H* Q$ P' C: |+ L; l
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" \
   " i" S4 v* b; ^8 C
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( X- b( K2 J4 E  _0 o0 p
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   " P% ~! f4 }" u
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( c5 b/ s- D  F5 O2 I: D3 f) o
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( }+ K: _" V  m+ E  R9 ?' g
12.             "\r\n" \
    # H! b, N. T' t, j  |% ]0 G+ X; ^, r
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    - F6 ~4 `/ i2 F) Y* n# @5 N
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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" \
   / i% c' R& p+ D/ M
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 |) C& C8 y8 a9 m; g
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : l' {& J: K8 X7 T/ I
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 G* B3 M3 _' S) F
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   * z2 `0 V% Z5 M( \. F
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) ~* a- ]4 J+ e& @# q; v4 S
7.             break;
   - c" S% _6 F. @5 G8 U2 V
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    - E/ [. Y- ?- _- s7 Y7 }
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 _2 g  a$ f; i/ l  w/ B# |' b
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);
     D' p# {7 u3 b, z! {0 e8 u
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 m" c$ W5 P; M
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : p6 J1 m  Q% E3 N8 F
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " z" W$ E( @' F- m
13.     return 0;
    
14. }

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, d( W1 U" f4 V& h; u. l. ?
* a" m2 y6 C0 h% r/ n9 {  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：


+ d: T% p, x9 R* Q! q+ M. r- `0 A

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ( b2 x8 l" k+ e! U8 x% m9 {4 K* s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , g+ O/ v* n( a/ G3 [
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 Z4 T! v* [* B
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 h3 J3 B5 i: G" p2 Z1 k
6. {
   ; ?! i3 y- _( ?4 q, ?
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 H# g6 y' s8 b8 x$ h5 C3 w7 r. T
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    " ?' c% ~  f7 |2 q$ c# T, i% O, R% |
11. {
    * m$ E8 r- L( L7 H" K4 \
12. picture.length = fend;
    6 b* [1 I  ^' M" p; X. p
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    2 z! Q/ J2 I* ]$ k  r7 t( {+ Z5 d1 ^& Z
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : {5 Z4 v4 k: M8 ~" d
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : H1 T% P5 U1 Q, a
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! k" Z* t. e6 N: c0 R$ W/ [
25. }
    
26. }

复制代码

1 B/ B- [. Y" f5 }/ n9 NiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html