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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/ \' b# J$ U0 f. S7 ?$ m3 |+ U
8 }4 n& f0 a! 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

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 b2 H8 x* o7 r

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。

' e2 \8 N* b2 |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)
   . q$ E$ f% K! r0 X0 a& R) k& A
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , E6 ?7 {, E* N2 x% S+ |  e4 I
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * H7 J+ l  L4 q( N* |2 r! j
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ d! E2 W# s2 q2 S; y
13.             return -1;
    % C# _# c0 @  |+ k* V6 x$ P
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * K  o$ j9 u! J! ~
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    0 G  d2 Y$ D& D* A
18.         printf("setsockopt error\n");
    , `8 S  k& }0 [- P1 @
19.     }
    ) l, V1 S' ]! s( t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    6 c3 [3 M- {" L% s" u& s
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    . |2 ^1 z# ?& {- B/ y- d
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    2 N: Z5 N& p; k$ i* r6 Z% Q; ?
28.             printf("Listen failed!\n");
    % S' K( j2 d$ X# b( P
29.             return -1;
    
30.     }
    4 r! x$ V2 {+ M
31.     return 0;
    4 m3 q# Y* @, Y0 b6 \6 S  a
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. {
   ( A( `( C; V, H2 i- J4 r
4. 。。。
   , K+ g  k$ N( R, y3 I
5. while(1)
   + d& g4 C1 ^8 W! J& q
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ i5 O) S1 }( Z( c  W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 s, f  Y7 S7 a% J8 y3 E
9.     。。。
   $ i! V5 J2 r7 Z$ B
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   3 j/ @: H& h4 z0 t3 {( s. ~; q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ( B3 p  S- y( U* H# E; z/ a: V
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 {$ |) g8 I# \$ ^, Z
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 w( q; D( `0 K4 p# \/ X
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ! o- n) A- P! r4 u6 a4 x  X# p& R
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);
   8 ?9 x6 W& `8 q5 A/ m0 a% g' L
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    $ l8 @, a" J+ K& m
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 n2 l& J: `! w$ |4 Q
14. ...
    
15.     }
    ; n8 K/ z. R7 V& l
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   % b3 F2 U; B# E- L0 c5 w+ Z
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"
   $ A% L+ N/ F$ S8 k
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; A0 w/ W* k8 i) F
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 U$ h3 G- N% o* m( |) A$ S/ D0 u
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 I0 ^7 N4 r1 Y2 r; \& j. N9 h
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' `/ p& |4 @4 Y0 i  Q
12.             "\r\n" \
    4 V6 T4 |% c1 [2 {- C2 m6 m% f
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    $ O) X2 R6 b, x6 ^8 ~
17.         return;
    7 j7 T4 m# t8 o' S$ q
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" \
   # Z2 V+ |1 Q1 A; C( x  K! X
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) l$ R# B7 h1 J  J) q
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , z- T' p" t  o* Q2 S
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   4 Z, {6 _3 u$ N2 L" }
8.         printf("sending frame\n");
   , h3 t9 S) s1 @3 O9 a3 a% r
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ |. ?" G. Y2 e( o, A6 f& w
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    # X, Y* T) A& S4 m
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / ]: r" _- g' Q8 T3 I7 r/ A4 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。

8 Q' h0 G' J& _( s$ l' J  ]

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* O/ |! |9 p9 O  N

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   6 A1 ^3 r2 M7 m6 B! v
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ t# j/ E0 I7 j8 B' _3 F) f% r7 E
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   / }' p3 B) z0 g$ P( b2 H( V
8.     }
   ' w2 J/ a( {& X+ Z% c' E/ h: `! `
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & g) ]3 D* l* i
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    7 u% @/ B5 y/ x9 e) x! O
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      d. Z. w$ s2 b; K: i8 g( G* W
13.     return 0;
    1 {+ c& F# M% D) E
14. }

复制代码

# u: j+ [. Z& |5 Q$ w. t/ |) T4 L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：
( ^9 b8 m0 b# @8 w/ b
* s$ L# w2 T0 r$ T7 |5 v# S
) h0 J8 j$ s- O5 L, Q1 O: [0 k. t

1. while(fend > 0)
   8 K8 w! a. n4 l# f/ n# m
2. {
   # F& R9 z% Z* P* N
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 G, ]) `+ G; O: F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 H+ M' B9 G* P  |) e5 f
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ) s4 x- n- ~0 o
10. else
    * {( r8 H0 X0 L4 ?8 }+ U5 n1 m
11. {
    : ^5 N" ]' W, p. C0 e2 N
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : {$ H4 |$ V/ c5 m8 r
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 ]7 z/ X; W+ l& G' r) U
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    , T% F" D; }, O5 n5 m
23. {
    1 K6 Y% q# L  _$ D' K% T# q# B
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ) W: o' u) H; W% h
26. }

复制代码

. N7 T7 g% S, M4 B
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html