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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1 ~$ M! _8 R2 K+ R! t; A9 C1 L% d

. B, j4 `8 a+ B; T0 t& 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

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。

) p- L+ P0 {& u, y2 Y: j

/ K" P3 I4 A  |+ o' @# f3 [4 {

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。

  
  4 X' W9 s" X& _1 [: s) R) h0 q- [

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

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)
   % R  y, P' {+ d* V6 Z0 v: y
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) d' E" F. b# y0 t$ G' J
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ' l! l2 S8 W1 K
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 Z7 l0 ~6 D* g7 Q& |. g0 P6 E
11.         {
    : Z3 A: g2 `3 t
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    + t" S, F$ R& t! \! T
14.         }
    9 O1 D0 C( h( G. R1 J
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    4 _( @) k/ e; a; U* j8 q# p
19.     }
    + D! e+ n! q8 h# u" X5 j
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) z& z. j- R5 @
21.     if(ret == -1)
    : e2 F0 B, W0 H; e+ J4 c% Q: f- f' f
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * o$ n8 t' ^; |3 c2 n( M
24.             return -1;
    7 i3 \" N0 e, W
25.     }
    ; y# `; ^* t: t. w
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ H2 b- O8 f$ V! \- h  }7 R7 d9 ^
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);
   + a2 S" u4 E9 g+ A+ Y3 t
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 {3 [2 j, q/ N# J
3. {
   
4. 。。。
   - b8 {" Q6 ^7 E' Q( @
5. while(1)
   
6. {
   5 E$ w6 K* T7 I; y* A8 H
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   6 v! l5 B) n% ]- u; H7 _
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 i# F7 S: j- D+ L1 i$ \
9.     。。。
   ; u. X) _. N8 T
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 }/ M, p5 F) v- c* t! i/ N! `
11. }
    
12. 。。。
    # ?# M& Y& B, j' @
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);
   5 ]" v9 F( [: G* s) o1 E8 g$ w6 l
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; |. y. Z4 C* b3 m
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;
   + C$ q' |$ t1 |% X
2. pthread_cond_t pct;
   4 a5 ~) k$ O: s
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);
   & m8 m  e- ~. r0 u  b+ o3 o7 n
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   8 c" W$ d" P  M, P% \. {, \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ' D% {9 F6 F# s: C! x2 R
11.     while(1)
    9 i  o3 x) L' b9 F0 X
12.     {
    ' q8 a& C, M' F2 ^- E; A
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    * e3 e& k( J' U+ ^# ?. i5 j, z
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" \
   4 V/ s5 }  P& q
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" \
   ! `0 H; J& R; W4 s' C0 c
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   1 B9 w5 D* ?9 G. w- u$ M
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   9 T3 S/ c) R0 Z* ~; r2 M* M6 g
7.     printf("preparing header\n");
   1 n, z0 r( f+ N7 {. k# D+ h
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)
    7 Z1 T6 l9 N- Y6 e* E
15.     {
    + l% i" V7 H$ V8 S
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" \
   4 b4 C" A4 r* i  |) q
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % t% b6 \0 v& \* \' M+ [6 d
7.             break;
   8 j  V0 s# W2 J2 g9 u
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % T0 y8 \6 x( \6 d! |% B: z% J
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。

) D4 m0 V8 b* E8 e$ }! O2 r

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
7 }7 D* q3 O1 P2 {1 V

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   6 @* y. c  t- Z5 q: u( @
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' s- z% }2 V* a7 [0 l3 E
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   2 l& b7 [% z% c1 }3 ]
7.         return -1;
   8 J. u/ X" n/ U2 ?+ ~8 H/ G# [* C
8.     }
   $ g/ |, r7 `6 D. [
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , T5 a8 `7 U! @! K1 p* F) c
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 Q* @" \- b( z) {
13.     return 0;
    
14. }

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3 {0 W$ T# h- o) X/ `
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, M7 {7 T6 Q5 i8 j) ]/ C
* T! {* _( g0 _0 C' [, x

1. while(fend > 0)
   
2. {
   4 y( r1 K! ~: N" _
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 x5 u: _7 k1 ^( y- U0 G1 }, |; ]
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 \2 _4 a7 j2 t% F
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    . f+ j: b, W7 I7 l( p
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 k6 c& E: \% q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / V; c! `4 j( b, l$ T' E. r
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    9 t/ |# ]+ N" \- n$ `
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    8 v2 p% r* s8 o7 {5 D
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    . e* n, L4 ^3 ]# d+ K
23. {
    - j, `& u3 ]! h! U  ]' Z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ' f& ~, o7 y$ G. w' m% k  k
26. }

复制代码

( x% B. \! x' r6 A' h. ~5 T4 i
* X0 g- n# E  x  O0 i0 ]

4 P/ x3 c' C. k: w( k( C( miMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html