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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+ Q8 t4 A# I9 ?0 f
* t$ F  D% G6 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

0 \* S/ |2 w) a( p! K8 C

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。

7 m8 w: @% p* W  D

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。

  
  . @1 w1 ?+ L  k, L4 l

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。

1 i8 l* l1 g7 s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)
   + M  R! f2 |* g8 i7 {
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 t4 z* T; C0 D: z7 b
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) ?& {" w, Q* t) j% f
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # h* e1 G0 t  X& w. u# k9 J0 M6 L; i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   . x* \- |) I2 @' S; e2 m/ T
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * z( V" Q# ?! T3 _; N3 ?& a- x
11.         {
    & F3 b1 e! \% U& R; k* T
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , ?, A1 w# p1 U& N, D2 z
13.             return -1;
    
14.         }
    ( H1 `- Q6 j$ t: K! v- l
15.     int on = 1;
    " A0 v2 g2 G' |' }  g$ r
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - T' G* o- y) {: A' |! L
17.     {
    * _. d- p- H: Y$ @* l9 Q
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 r* I3 i  T- ^+ Z' l
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % }8 v1 E7 ~$ B7 y* f+ M6 g$ X4 J. M
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    8 ^9 ?3 d( T4 O- u: t
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);
   , W$ z2 \+ N/ x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   4 G$ b! `+ t4 e$ q* U7 i9 G
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ K; j( {. S7 s7 g0 L. Q6 N% c! p
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) O4 I" k4 C, r- F6 }6 N% ~
11. }
    
12. 。。。
    ( r/ f" |4 \* v4 Q; u
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;
   * g) x) ?$ H, c/ `
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 O! I1 H/ p4 H: W* l% b
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; k9 `' O+ J) w. l
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;
     j# H2 [! T3 S) m! z
2. pthread_cond_t pct;
   8 n( U4 t5 }& S2 i
3. int main(int argc, char* argv[])
   * |  n+ t' a: H8 ?& m0 P
4. {
   # q3 V1 a* n, k  o
5. ...
   8 @3 q) n! p; T9 z5 C$ T  Y' X
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    / h( g  X* R1 J5 Z- e' J3 L6 B
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    0 j2 A$ k! c& N, \6 U1 E& e
15.     }
    
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   ' r1 p* c4 O5 ?* ~6 U. s/ @
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   - c2 g  q3 H' n) ~9 a
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" \
   / ~! Y. M1 `, ~/ l* i4 }8 _. R, l- M# D
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   5 A# c3 A- I7 h
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 d0 F/ S7 a  B$ n5 C# M
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; F9 L4 M# m- \; K% r4 W
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    & y+ E# u" m4 u  F6 ~- T- J. x4 G
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ) d; g& ^0 U& f# [  k# @' ~
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" \
   9 A0 w. R1 e: N" ?
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   3 \2 d( n$ R% g
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   , z, Q, Q5 z) y" d. B
7.             break;
   ( y& `3 b9 g' G' f
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    3 _  M. H. C4 W& @  M; F
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 O" K) j6 f1 ?# L: 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>

复制代码

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。

) \& Y  U$ k3 E

+ Z2 J: W0 t' A" B$ c/ o) v二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 S" O) {4 }  d3 x5 K% W7 I

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   % p4 K. Z; z$ Z. t6 a
2. {
   8 D2 e# ?8 y! f# D7 o
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   4 B9 ]4 u' F: u4 e
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 Y! f& [$ t; u+ i2 @
7.         return -1;
   ' r; \6 S  o  ?9 c2 X
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + _; v( U* B  \  C9 g1 Q' R
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . r, b; o/ d- n' V: [
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

  e! I7 x4 d( s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, }+ b/ Q9 S
  f" n. I( p. O, j/ m* v. b7 v
- |" a$ j% K( i( t+ |, M7 d- S

1. while(fend > 0)
   3 x0 f* g& p7 Z! ]/ J  Q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   % U# q5 ~5 x7 C/ r5 r
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 Z0 e5 Z9 N9 Q; k9 n
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - P7 D5 T$ {" U, r! R& [( v: p
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    8 M( g* P' T, U+ ]$ M7 {
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    , w3 Z1 C0 H6 ~& I
14. }
      \) S( J1 f" V. `
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)
    + M6 V* r* J  N$ `5 r0 M' a1 z
18. {
    : F1 x2 n. W3 A/ M/ M
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( D. E0 ^5 A3 R; |
20. return -1;
    + k5 M& e/ s/ z4 w
21. }
    4 n6 K. o$ S/ \
22. else
    
23. {
    & W; N4 b* y2 T) ^' h
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    % V6 k1 [4 b; c9 a
26. }

复制代码

* l* ]) q+ P, p* T
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html