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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2 t( v) L, G4 m3 ]9 ~. I3 Y* Q  h
) z3 p2 o* A( |# r+ w* f" o

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

" k+ S  ~( }# g; ]$ S) d  W2 }! \

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。

" M1 _+ \. l8 U5 H# t+ @# u6 ~. C* N

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。

. Y0 J8 ^' x- x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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   2 P9 U, N; [- ^6 Q, z8 Z# {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
     ~# R( g; }: \: M" l8 e
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # h8 f4 I9 [/ Y& d* z; v. W. Y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , Q7 n7 V* h2 f( y, ?& k* x) L
9.     int ret;
   + D( y) n: ?; H. \9 j8 D
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * X" c6 b' k% i. I8 w# [
11.         {
    + s7 g' ~5 J$ P4 V) {/ Q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % ?  d, H; V' a! ~4 Z! \3 q
13.             return -1;
    
14.         }
    ' Q; \2 o- M( P5 d0 S  T/ w
15.     int on = 1;
    - k: d- D% {7 ^* m- @
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 h# ~" w, w6 v
21.     if(ret == -1)
    4 {6 H8 f; [: `
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    . r. F$ W: ~0 D
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    + E' {: P1 e  R
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    % e- N' o9 z4 P+ |0 S
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);
   - H0 y8 _% p. S9 w
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   / L* E2 j1 ]* T  j$ t1 A
3. {
   
4. 。。。
   7 S- }7 T( V: S3 V  `* ^7 y8 y
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
     e1 ]  K% s8 N; o
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; J; }% K0 e$ E3 N
11. }
    
12. 。。。
    ; j. {/ N( C0 E; W( n2 T
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 s; \3 ?7 B: t9 K) l8 y2 {" @
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 q$ @) o8 f6 z8 j& B" 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;
   ( J6 x; [% Y8 c. f$ T" B
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 b! B) W$ k) S& s
4. {
   
5. ...
   
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. ...
    / i# v% `8 u% b7 x2 i
11.     while(1)
    3 y- \6 {% W$ b! a6 l, P* J: s
12.     {
    * J9 Y) a$ {, ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    8 G8 p" `; |1 C" K. e% l* Y5 L$ q2 ?
15.     }
    
16. ...
    : M  Q! B9 E: l4 `
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 A6 ^! N7 q" K7 Q, d9 _
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   0 q" u6 @) Z! ]; E/ }
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( C* A" ?5 Z- n9 q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    - m( l. m* {" s* F
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) a9 a$ p/ N0 ]
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - ^4 C+ k' x/ g) z& F7 u! G
15.     {
    
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" \
   ; i6 n9 a1 L% {/ Q
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 {- a) @2 ]7 |/ B3 K
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   + o% J% M" @7 @0 W
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ; _+ g! |: v) U% W4 `% G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   3 m4 ~0 r3 s$ l/ o/ |$ T5 L
8.         printf("sending frame\n");
   , J- I5 p3 I  r+ [+ `2 Y( L
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + I8 L0 a2 P) U! H
11.         printf("sending boundary\n");
    7 [: a% ^/ i8 Y9 k( I. t& I6 u+ G& _
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / D6 D2 u: o8 a3 ^0 n3 U
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。

  N: g9 \& P8 n6 A/ F" f二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* K# y& S% Z; s$ |  r9 C

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ' _0 f: s; P( |5 P1 {4 P
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   0 S' _' f  _: G: U6 B3 M; ?
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     l# G- }) s$ W
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! f" u( \( f* |$ \& H
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    1 o' z0 s9 `2 k0 f0 H
14. }

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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：

+ n) F* a* V: e* T

1. while(fend > 0)
   $ v* K# s. u0 Q6 o( ?
2. {
   , {6 r! N. ]$ [4 y/ H  l, s) f% ?
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + K- N) _, Z+ y; t: ], d
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 Q" n1 F  A" a$ ]+ n! Z. m5 U
8. picture.fin = 0;
   9 `1 ~4 r/ Z: R# G" m  b7 \$ P3 V; y
9. }
   7 h  j; J2 l" M
10. else
    * n- b1 p# @( ~
11. {
    0 y- {0 C1 W$ n$ d& }
12. picture.length = fend;
    % Q5 b/ L( y8 n, y
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( }$ n/ b( x! j: [; E  `$ u- _
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - B0 {5 E2 ^7 v
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
      f& \+ \2 T' f1 s4 Y2 D( C1 K
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 {5 x3 Y) |" k+ T+ b  Y
25. }
    4 r2 {! @5 H, R  |
26. }

复制代码

6 {$ {7 m/ \3 P/ W6 M% H& ~

- j& `9 L5 b! G- v4 m5 f6 Z. a' H
0 W) o% {5 [4 B/ d% a# @iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html