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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8 ]( `% i6 e( M+ ?' M

+ W  W. w) N" K* L2 i

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
+ S* y+ L4 I. }7 y) V1 p  Z

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。

. t8 H; N9 [% `% R3 p

0 B; [1 ~0 b6 F

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 ^2 H% u: b( [$ |

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。

一、HTTP网页服务器
7 v/ Z4 R1 t$ ~: E- ^, c% X& A  p6 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)
   $ y* C2 Y' L! j4 N
2. {
   / O! I! C- ?, ]2 s8 x8 N
3.     struct sockaddr_in servaddr;
     e5 u* m$ Y; o% e7 \0 G9 i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / C) \8 p4 U" h6 Y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   0 c1 z! o. n7 J1 U
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( A+ B/ W( u0 z0 d
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - E' `. N9 k0 c" m; t$ y
13.             return -1;
    % _' D5 ?! t: B: [* T$ G* P
14.         }
    
15.     int on = 1;
    & L& U, p% _5 A# |
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      q$ D/ ^& q3 P. M
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) r& _! N% J: M
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 O. z6 L& e5 }6 @- f4 V
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 W  e2 p1 `/ ~! Z; u5 N
24.             return -1;
    
25.     }
    . E2 ~; e: L# i2 _/ K% J
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! r! G' K: ~& }
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   4 M/ @- T& V$ R  _! E) q) w
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ) p+ [; h% G! l4 f$ q  F
3. {
   
4. 。。。
   4 B7 V4 W# T' B3 a) |# F
5. while(1)
   " a* s% V; F3 }5 M" s4 ~5 O2 a
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 W3 H' X7 |" a2 q1 z3 U
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    " z$ ^. T. J1 z  V- f0 C
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;
   , [* p% G3 V. l: u$ h' `5 J, t  E6 {
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 _6 o( O0 m( n3 r8 h+ |- i
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. {
     r: a7 O; P$ c7 m' K3 h
5. ...
   6 X+ L+ e( e, E
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 P, ?6 L; [) Q
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # _. v& _# X9 X) L) L) N
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' g, B- Y% k# Q
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    3 ]$ u$ @% e! x! ~& z; m
11.     while(1)
    
12.     {
    0 c5 `; h/ X1 P. n2 k) q, {
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    8 o, D9 k( z$ _! M1 j+ ]
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" \
   * Q1 Z9 v" |+ @% c* X
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   9 q5 ^& E0 ?) E' |* B; D
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" \
   + Q6 h6 q# l, z6 j- J
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 l7 j+ B# C4 d- S# {0 @
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + v7 d& d/ V3 H  ^0 X# t* N: [  p
7.     printf("preparing header\n");
   * Z$ |" ~; T; ]: @) ^
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   : r0 P& ]( s; H2 o. Z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   8 N. k' [/ _: d# e
10.             STD_HEADER \
    * [( Y" u1 g& |
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.     {
    & L* R2 i: n  E8 A" S. G8 o$ C/ B
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\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");
   / s& V6 B6 z! z& x6 t7 z1 O% k
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   2 N! j/ _$ e% e* @1 A* Y
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   5 Y$ u( }! t* V  W8 X+ U  r1 Q+ z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # Q2 a$ N. }; D0 v0 d) p( `* }5 ^
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! s" h  ~3 l0 i) U$ T
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。

7 K0 g5 p) v+ b" N" P

5 t8 L! S$ u9 u# l* v二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 _& o% q" v# C# T$ |' L9 z- [

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   # l- I  h  N% c  ~& q7 i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( q: B4 |0 z* ?7 t/ G
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   5 Y. o. Y7 J1 k: O
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   % i& B8 J& G! x5 i) q
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 z1 @( v# r; ?4 w) `
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + b/ B  d6 j! v) L
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 u; Z" w$ F3 V, E
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    / m1 a( ?, A$ H
14. }

复制代码

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：


# h$ j2 E; \' r1 S$ T# ?: g

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + @" ?" J/ d$ _" \) J
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # X/ `: x" U1 w5 j1 e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 ]1 o5 s7 B/ s# T1 y
8. picture.fin = 0;
   * ?8 n. ~: t/ b0 e2 M9 o1 p: z
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ' G. }* i3 M* U. s7 E9 ^0 p+ C& z
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      t  X" E' Z+ a9 Q# `! z& H/ G
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 l$ ^! p% G3 g5 c4 G) d% ]
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

8 U5 s! X1 d3 q$ @$ N0 A% @

6 G5 h2 m" }  A. V+ L
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html