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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' C8 I, j1 G5 g# t& v
1 U9 p- t& X5 q1 ~/ `  M

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。

+ x+ G2 x6 p# c; k$ ~

% p) E$ e% i* O2 W4 h! V

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。

  
  ' ^0 ]; M2 @/ H6 X

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。

) q- p- Z; p1 B5 w一、HTTP网页服务器
9 Y1 a0 l/ V6 C! P- z  y

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)
   7 s- y& j  L; \2 \+ V) k# l2 Q! Q
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ( A& T( ]; ~. i4 ^+ r: u3 H! L/ S
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 o- i: M/ x! w* g. C! s+ \( s) C
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 e: Z7 @: ?" I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   8 _& L2 n0 p) q6 b* s+ _
9.     int ret;
   4 H6 g6 Q7 M# q2 @1 w- v
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 c0 m& \. T* U$ [0 {" N3 }
13.             return -1;
    3 J# B3 {0 \2 Z4 c; M
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    * b$ m7 L2 E1 s$ z" O) U$ r
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 f; R$ p/ @9 T0 f- c* l( b
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 r( l! m9 B/ [- g
21.     if(ret == -1)
    & a2 y1 Z( g0 G( ~; W
22.     {
    9 a: k, \; H& l3 j4 g6 N
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 F8 D+ f8 Q9 }0 L  Z' ~2 D
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 w! p3 G4 s" }: z$ K4 `) y
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   6 Q2 A2 ?" W0 G2 ~9 I. z* F6 W$ X
3. {
   
4. 。。。
   / @$ ~% N) F4 t1 s  J5 B7 I
5. while(1)
   5 c$ h( N8 i7 A% B7 L6 k7 W
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ' T: F4 S: G* z9 H
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . Z! i) U& Y5 ]5 x' t2 \! A& f( S6 }
12. 。。。
    : K  o! `1 k; [! ]) a$ G
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;
   ! c, H' u" X+ g. U
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - }( [* _% s3 y! B
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 T$ z9 V' {2 ~. ~
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;
   " q1 u& w% O) `% I
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);
   ( ~% l; ?7 d, B4 P3 F/ a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ) J% I+ V$ D6 n
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   5 o/ d7 W/ e& T8 o- [
10. ...
    ! X2 T4 m7 D1 Y- g9 x9 E: m
11.     while(1)
    , P0 y8 _" M3 j; w
12.     {
    1 y$ L8 h4 x. n* X) O; I: M  D
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ! T1 ^' U! S+ b5 i/ I3 w& s  J
15.     }
    . |1 \: k6 {" 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" \
   ( W. ?3 U1 c1 J  {: C1 S+ r
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   / `8 B, g! I$ s! b3 ?
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   . s: R; x4 K8 O) u. k, N
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ' X2 `4 d0 j# N
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . ~5 B# x! u0 R" w+ Z6 ?) e  w
7.     printf("preparing header\n");
   7 H, P4 h  W) S  Q9 u
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");
    ! H3 ?& w5 U) ]. c2 p- f( M+ |
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 I% K8 T6 C% @, e: b7 E, e! a
15.     {
    8 J6 e) m* s7 F4 u3 a# a
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % @, Y6 \$ R8 S/ i7 ]. t. _- }
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " T- Y0 R9 J' S) U# A
10.             break;
    , [2 ~0 P" t+ E: c; h
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( Q5 H2 U1 r# q  ]9 U5 i
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 Z2 i5 {" @8 S# a2 f: [% l
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   / k& E  w9 g+ `0 a9 T
8.     }
   & V% o, m6 N+ N3 W
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 f; I8 ~3 p3 s! V. h9 S6 S& e
13.     return 0;
    * q, a, N' A$ }! f* M
14. }

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, a: r# `: ?0 _' H1 c
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：

2 O# _1 f( @1 W6 f% L* P

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + ^. X  u; C! t6 z7 _; m( T3 B! X
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! k, E3 w% H; f' g: ?" E
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( j( n3 G9 w) g+ ?
6. {
   5 Y$ c# e/ G7 f) e% i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ) e: V2 L0 Q/ V6 S& e% ^7 Y
10. else
    5 a+ j* [% |4 k( q/ c& ~  n& o4 r
11. {
      o- S6 ~" S1 |6 i4 N
12. picture.length = fend;
    ; P& d" X9 ~! B
13. picture.fin = 1;
    # T5 T  L) E+ N4 u
14. }
    - ~2 k) Q8 ], u- |5 h
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 p( g5 H; s- I2 |# [2 v
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");
    0 T( {/ Q, ~, w: V
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    # ~. W4 g# g0 d# W. t. Y
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

2 F' ]% n* v" S" t8 a

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