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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: |+ k% N2 K9 Y! g9 |3 ]: [  `

: A; t2 i2 {3 u

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
9 H" m  M% Z% X# a( ]

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。

, E8 n/ x: M' U- z

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。

  
  8 j- K* h* M2 W& l* W: K# R

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。

0 m1 G# i# H3 [$ Z! S一、HTTP网页服务器
" v# n2 ]) d% v- c

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)
   8 a/ J5 ?+ A' B; G) f+ g7 d! Q1 G
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % T6 C: Z) C- X) E# @3 `
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   0 @3 a5 I4 B; d9 t3 p) X( d) B' z0 [
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);
    
13.             return -1;
    4 t4 a# B: B8 }
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 o7 E6 V! a7 y3 G" f
17.     {
    ; w- M  U6 B- |4 Q" w& J
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 b( ]2 _, r8 m9 x9 ?" X
21.     if(ret == -1)
    # L, W9 d& O3 D8 ]$ M: G( y
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 K7 G1 C) {6 ]
24.             return -1;
    ( H& ?+ s) w5 K& N2 Z3 w) u. ]2 G7 Y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    : B- J# j* e3 ~$ `+ b* J. t
29.             return -1;
    - p. T" Z' Y2 H$ i- {
30.     }
    # _1 ?  t% L5 n, M8 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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   6 D4 e& r. w/ G/ j* g
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   1 Z0 T9 w, y$ z( D1 P3 P9 X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   4 D( v) b1 X2 t2 x8 Q- m  c4 m* B# E
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : O4 [7 h- H/ [
9.     。。。
   
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 P) V& D9 B3 s8 c! l
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % |9 [1 y6 l; a1 }, N! L' J6 \( R1 |
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;
   1 g; b: W, \7 ^2 u3 I+ Z
2. pthread_cond_t pct;
   4 `2 C. _$ w8 }0 e( n, m* P" O
3. int main(int argc, char* argv[])
   + V5 N1 ]# f7 a% x: t$ R
4. {
   4 v' \1 _$ P5 g6 \
5. ...
   ) [8 K/ ?, k" y+ b, L
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 x# b' ]+ V. b# R, Z$ f
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   9 @- _4 t7 ?0 \4 s8 J
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);
   5 a  Q8 q2 t' @# ]4 n
10. ...
    
11.     while(1)
    . G# O$ ?) z7 T' Y; Z
12.     {
    ( l% a' T8 }% D7 B: U  y( f
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 F$ V7 ^5 H1 E; \
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    . ?2 _- v3 ?& d! P7 D/ n3 v
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" \
   ! ^  ^$ g8 L& M+ j: {# ]
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   8 k1 y6 X, M! [0 ?1 J( L
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 y* A( `2 G& z# j$ A
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 ]; `1 @3 |1 v# O; X* B* w  `5 ~3 Z- L6 n
7.     printf("preparing header\n");
   6 E/ M) E7 g7 g
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 S' t9 j5 q) R# |8 @
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    % `* c+ t7 ?6 @% j( _/ f" t# s
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 J. }, k7 F5 {* t4 A* C5 K  L
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    : F1 j; ?" l8 X
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" \
   . i1 t% _! _: u0 m% q
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ( i5 p! w. b1 X" \. H4 S- e
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)
   0 V+ s8 ~: r# b; k
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + X3 j3 `8 K( S& @
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      q6 L7 U2 e7 F: L
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 v# j% W% M) @1 e+ N/ ~- x
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。

1 O, f& s; K- [; y+ v' n6 F

7 T/ \4 j+ m1 C4 ~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.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   $ I5 \. G" J$ H' A
8.     }
   1 V& M1 P: V( r# l
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) v& w- w% d2 c" z3 |
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; v- p) U# u0 |
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - L# o6 C) V1 }2 P# h' }
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

# U3 d! Y! ?2 I% q* ?) w' U2 r
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：
' x) ]8 |0 p7 O0 x& V

2 s9 ], `+ T$ t8 g1 J, A$ a% M

1. while(fend > 0)
   * u0 v$ D) s8 N- W; j
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 ^4 x, Q/ x0 q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) t& q8 D$ E8 G; D9 o: Z. I. Z  J3 l
6. {
   ( p& \2 O+ t: ?- `
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * U' N' G4 J- l' N8 {* U
8. picture.fin = 0;
   $ x* {1 e3 l1 r. k: @  l
9. }
   ; j2 g( R0 [0 J0 Q
10. else
    $ f2 q0 f4 x0 H
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / g; ~; E/ N) P: I* r/ C# E
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    % t' }0 `1 c/ ?  p" P) T5 _2 o
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & g# s8 w, s6 f# t. j
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 t+ N1 z& i) `# w3 {
17. if(sendbytes == -1)
    1 _9 z* N6 _; v, j% p
18. {
    7 J5 p; r) Y6 i+ x
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 q2 `2 k( E8 i4 F' ^
21. }
    - j1 o5 v4 e% Q3 u6 _, M# d
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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