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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' v8 m7 j+ Z" k0 W' i, c
" ?. ]2 C! Y5 v3 H, ?

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

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。

0 `9 ]3 U# w2 x4 g$ w4 p2 X" l# g8 A

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。

  
  3 }# _6 x3 ?) e5 e. {

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。

2 w( C0 V8 m' h9 D! h. O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)
   & Y2 r& Y3 D: J# [7 L
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 R- @9 B# O# O* _7 J3 G, {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 R4 Y6 b3 q+ o+ c( O, R' I- X
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 ^% s2 f' B) x) B
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & w' q+ E$ Z6 E& r+ d
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( M  \/ z  @; O+ Q9 H
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) v1 P. c) y- A
13.             return -1;
    $ ~4 T- Z% B& u) A5 m$ `: V
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    - A2 v, o8 E- W; b
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    , B( @0 {3 |6 W9 A; V; h" s
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    0 K1 `: ~: o- Y; d5 T: r( H& ]
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; w/ v2 }' n" `: a
29.             return -1;
    1 w& u0 I  q2 Y0 M- ]
30.     }
    0 G( F, h" Y) _% r* ~" a/ X
31.     return 0;
    1 D5 M! G  }9 ]
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);
   ( t( E  Z, ^) h0 }1 f5 P& S
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   " {! t' Y5 M5 h9 ?; C* E
3. {
   $ d. G: M2 L# G4 t
4. 。。。
   
5. while(1)
   , Y- B& P7 K4 b( u% I) {/ f) z
6. {
   ! E: ~8 A* n) L
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   " k( Y2 F/ r/ v' v9 H. I2 X# B0 i& A
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 g4 s& J# [8 P; O4 q  N
9.     。。。
   - w! n( x( K( x5 d
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * F- s2 x$ X2 \; H$ P# @
11. }
    
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;
   8 T$ z% I8 |. Q  r3 I" l2 S
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   " N! s8 i' O# m6 S" q. `: ^+ R4 n
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' q4 {6 c7 R; Q' ~& C9 y
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. {
   
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);
   * K: K% h$ j: U. \% E1 b7 F9 M  _
10. ...
    
11.     while(1)
    " c' v8 ?7 ]" z2 ]
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    : q' x( _3 R9 o* L9 ^7 \$ N* w
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;">
   ; G9 w, e$ D- Q7 ?& G0 B) ]  X# d# 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" \
   
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" \
   ( \1 w7 f1 S- y8 O
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   , d: d& F9 C( T
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 s- J& P/ n( I( ~( s
7.     printf("preparing header\n");
   + M5 h7 ~/ a% P8 K6 l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / Q& u. k- X  |/ J) ~4 W
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)
      ~( [; T: B8 v. k2 K
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ) t$ W. D! W5 m5 T3 J+ E% A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   . }+ D4 b2 Z  J5 |) F: x3 u1 a
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ( v$ c  K& z, ]. y* p% q
8.         printf("sending frame\n");
   1 e) q' c' J8 d5 ~8 x! p3 F
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    9 `% I6 m, x, W5 d% c: b
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ B# l0 ?* O3 f+ h9 b0 ]8 A
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。

# E) }& I+ D/ R3 T

. L9 x" b9 k" S$ k" y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)
   9 }* A' k/ l3 R
2. {
   ( U$ z- E: W4 _8 E9 @5 p* \
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   8 L# ]/ f/ ]" u) D/ D- x! q) L
5.     {
   : }6 [. |2 \% [  l' S0 ]' Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ( `6 p3 T& T; v( e( `! R# J
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) U6 f7 c6 g' z( e1 h  U
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 G; j2 w3 v6 N/ E4 ^$ d
13.     return 0;
    
14. }

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9 D% W5 ~' H' u$ w/ w
5 [  ~; Z& C8 I+ J+ @6 p* y0 r9 m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. while(fend > 0)
   8 i1 B& p( @; Z2 }0 B" A
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ \$ O: t6 L6 R: r7 j
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 c8 J6 Y* |- C% q7 X
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . G& e2 \1 Q9 t. |- G& [/ T* R& L- p, F
8. picture.fin = 0;
   % c+ j8 R5 K2 \8 O6 X4 Q6 p- _9 f. c
9. }
   
10. else
    % `* ~" \, ]( X( ~* x
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    5 Y2 ~$ o* o: e3 Y) q
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 `  w( f' n3 k! p+ b# H
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    4 C5 w) b4 V( G7 r1 t' R: U% M
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

8 V2 t8 z# b) V6 d4 ?, ~/ k6 R

# T+ ?5 U% g2 N2 u5 tiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html