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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" h3 ?  @6 _9 z! j+ K: c5 F

4 ]' `) {0 ^5 J  y5 [( s3 L: k3 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

8 ?0 c0 H6 M# u. v

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。

( K' C8 Z- ?# K3 ^' 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。

  
  8 K4 i. E5 d- A# O5 i7 j

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。

- R' c$ K9 _) f9 k一、HTTP网页服务器
: t7 O" v" ^; ?' Z" R6 T2 J' D

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;
   6 D- H" I3 h8 ^" U/ ]- \1 [6 g
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , X  t3 n; |! b
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & X% @! Y: R3 \3 y& n- C4 Y4 ?# o' c- s
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    0 n1 k- o' y% v
15.     int on = 1;
    $ W/ i# k! R  F
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( U3 E# L! }2 p+ d0 z
17.     {
    0 D6 h& |2 ]3 L  o
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( r* j0 \  Z* N- d: [6 y  s
19.     }
    : X6 `& M$ n$ a, E. ]$ f; x
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ; S7 @& \, j, n! t; k+ i
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / N! L/ T! W& X. i. a" [
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    # U1 C$ X# R3 U' e% K
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    7 }1 |2 t! E' s, P/ R! c9 x
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);
   / |% ?" R  o6 b" _/ `1 _; L$ }
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   - t, C9 E1 f. {9 A3 G8 ~; Z& l4 G
4. 。。。
   + a( O- G8 F4 K
5. while(1)
   
6. {
   9 x/ T7 z$ H. a  K
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * v* ~$ Y) |4 C  v6 n' c
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    7 C. P0 E7 R- c  n$ W6 w5 G
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;
   ' a* X# }$ R! s, p; Z0 }4 U
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   9 x! |& }' S  a) v. s$ x
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   & o8 w  u6 }6 G% @4 \0 V- s% _. Q
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) a% x# y( K0 q9 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;
   , S* z. L$ z7 U* [2 b( q0 y  N
2. pthread_cond_t pct;
   7 \1 u7 |9 n4 L$ y. H. J
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ' C9 B1 e2 g5 Z( y
5. ...
   - ]9 b0 R, c" ~- E- M5 Y
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) R, L( d, r1 Y8 Z: p
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! Y- g2 g( o# c' B* d9 w
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ; Z4 D% w+ _, |  c: F8 f
10. ...
    7 ^  f/ t( L( e2 b- E
11.     while(1)
    5 C$ |* G2 z4 k  E5 Z9 c( Q
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    + |" u8 B! h: Z8 y
15.     }
    : h4 W8 z- E  G! A' e5 i
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" \
   
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" \
     h" U- H$ P5 r" A. S, u  j- y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ; e7 J0 n" |- J3 k  a8 G
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! i+ j$ |% {! y3 L+ q
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) w7 A, p- p7 i
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" \
   ' b. i4 R4 F5 q" ]
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   - i+ A* F. `: Y8 g9 F
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)
   * O3 Y, w  b, j4 P" f
7.             break;
   ; j! g% U2 Z* H- }& p3 x, T
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 S; d$ v/ f: j% c
10.             break;
    0 u' [: L5 l6 D" f1 w
11.         printf("sending boundary\n");
    7 {; _6 P/ U3 H# R" e! _# j) T5 O
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( M5 r( [' J- w$ ]9 l
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 S  x, P, A$ P# ]
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。

7 T* N' ?$ U( A9 ]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");
   ; @0 t% g4 q" i( i. ~# c5 Y
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ D- `" _+ l1 a8 ~. _1 o
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' g/ u( y& ?, F7 g7 o
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / L1 y5 e$ L" R/ N8 l
13.     return 0;
    
14. }

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8 X8 c) ?3 i% i/ _2 q! U1 a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：
# L% k/ F% g1 U& I5 C* Z/ A1 p/ f

2 R( k, G1 f: I/ L7 j& a- J/ d

1. while(fend > 0)
   $ Y' c. W5 _$ v0 J
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * m( [8 Q+ L3 y& H+ ]% e) D
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 H" C$ ~/ x6 u) B* |& N7 C
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     p- A6 K6 \, k0 F6 Y1 \6 e% A
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   % H7 n6 ]) `2 K" i$ u1 l. F  h
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ) d/ R* e% Z. E+ h) _, [- N0 ~
14. }
    : F' B2 I  y3 i7 E" y
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)
    8 e4 e. o4 v  c1 F
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ; B8 C' _- C$ F$ u' N
21. }
    ( L! o& m+ P( |# O8 k% F* r
22. else
    " U+ h3 P& a% n4 s5 R/ R$ O
23. {
    % r8 ~# y7 b: R: O: `6 [& f$ r- ^4 w, N+ m
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

+ |  W. q9 J. h0 _4 E

% \! l8 m) F9 M) fiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html