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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' I( P# k' Q( Z% n" n* }
* w3 M. d) B/ c/ o  F: u$ z' 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
2 h) V1 ^8 u: m

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。

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。

  
    z( i4 O& o/ q" V2 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。

6 O1 L( g8 [& 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)
   ; {8 v7 Q+ t! U! S
2. {
   * D: d- a6 @1 |2 {" B8 g
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( O" @" l- }1 C
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   " ]% d, y" U! c! Q8 T3 g4 ?/ Q, R
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 M$ z/ M7 V/ B% `2 v1 b! y2 {  x
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
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)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " N# O/ M) m6 m$ A$ F: f
13.             return -1;
    
14.         }
    / b2 E7 D2 v, h/ f4 l% N
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    . S7 |. Y3 t# [) \4 y
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ; G2 r( I. Y% x9 e& J" H# w' U- u2 S5 s
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    % G% M) t6 `0 {  d; }  }
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 K* G6 Y# m! L, ]: w' i7 `
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) ]* E1 ?9 z1 T2 c
29.             return -1;
    
30.     }
    . O- U. C7 v* N$ Q0 J
31.     return 0;
    / Y# B3 W9 ?2 W" B
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);
   ! O0 w1 p2 a2 K  P) @; a! j7 u
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   # D+ {+ }7 [1 P5 a; j
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 U: O9 k8 d8 L* P
9.     。。。
   " |( k$ l; |% g& Q' _
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    6 f) ~/ s0 _  d2 V' q. P- V
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;
   ( u$ ]. l; x% ]$ P5 {; f% T3 P/ _
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   1 @; o* n( c0 V) k+ ^
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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;
   , X$ t& ^% W' r0 M) o
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! F) l- X+ z* T: q% Z/ h
4. {
   5 l/ z" m3 c2 [5 w
5. ...
   ) |; F. @: O9 V, i6 ?8 M4 J
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
     e$ `' c  j3 K* |" U6 N/ \# {
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ! n' t) ~9 x6 \) t' @
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ) G8 g' H2 J1 f# U2 D
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    , x1 B* x! F4 P( i
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    5 R; P0 g  @$ `) P
14. ...
    * h: \+ ?3 L0 W' p+ \2 d6 @- d
15.     }
    $ H) X1 X0 z2 Z9 t5 k0 I  l8 s
16. ...
    - |; L0 F2 f6 b7 F5 s: T9 }
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;">
   % V; i2 [4 m7 W% |' ^% f
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" \
   - I& E  M9 n! p7 Z3 s
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" \
   3 j  |' C9 E7 m( b, w, m: B5 `
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   $ s. M1 y" A- p9 D
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( O' C" ~" N, \
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   + i& T% t0 H) f3 K/ H5 D
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
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.     {
    ) J# z7 D' Z% J) B, l4 A6 _6 E8 ^  z
16.         free(frame);
    ( `* s  H9 t, R2 f. a; h. b9 M
17.         return;
    9 u% x* ]' ?, ]
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" \
   ! y' c/ Z8 Y0 m2 d; b
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   5 u9 f3 f$ F+ H, l( j. x
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   : r% t2 ?) x" m& n
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   9 i) r) o9 m% ~" x) w
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , M& U! A2 i% x# F3 d$ P
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / C1 A. i% W! E  Y5 ^
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - l& H4 @& k- T# G& ~& o
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。

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)
   - \7 d6 ], U2 m
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 Q# u+ a9 b. s+ A' _! B3 C" I
5.     {
   - @" I' r! B9 v6 ]9 {0 i
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   + _2 b) S8 H! ^) k
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     R& X% l( A+ Q( x" m1 q
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : x; n* {; C. I, @& y# Z" X) ^( q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    : R4 S  @* N6 H0 ~; Y
13.     return 0;
    
14. }

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( O: Y3 l( j8 k% E" W' G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：


1 f3 Y2 y& p: \6 l' |2 \

1. while(fend > 0)
   
2. {
   2 R/ z/ q. `/ P$ t
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ |$ z8 H  ]8 O$ P' j
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    0 ^7 c$ J+ q* a9 x, X* f9 E1 B
12. picture.length = fend;
    % j" v7 t+ Q) r4 ]2 H) k
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 c- ~5 ~7 y8 c+ Z  [: R
17. if(sendbytes == -1)
    8 z" t/ s% g9 J; i- ?
18. {
    + m9 n2 s( N8 C9 j  t/ X3 O6 `7 a
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 q/ A" }& w9 M5 c! \& V5 U
21. }
    + @8 V% u+ }3 e0 l. F( A1 f
22. else
    6 y2 ?* \9 b8 M  s
23. {
    * [" L) A3 S, y% |! k! n
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * u' G" G. o, k/ j
25. }
    + q1 o3 o- E$ ~6 t* f2 H2 X: B) _. X
26. }

复制代码

$ T5 }8 j" q, Z! J' O9 R# Y6 c: p

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