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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. ]7 g! Y4 {8 ?: F* L2 g

. W* y/ h: [- I# K" D5 ]4 G

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
8 I6 o, x7 m- R; R& v

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。

  
  

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)
   : p5 y# B4 V" Q# p5 C7 q1 j# ~
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   * d/ x+ I" Q' M7 m
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . A: t0 t# r" O
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   " I# w; x; b# @' o! R1 Z- F6 Z. ^
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    - V$ I$ ^* Z4 ^1 q& M7 D
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    # y1 d1 D/ V4 R1 r" `4 j" j4 `0 w
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / M8 W3 R* m+ q
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ( O5 \+ j, l- d* b& ?
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    " @2 b* t1 Q6 v7 y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 Q8 L8 G* f2 S. d; [
30.     }
    
31.     return 0;
    5 X" I7 \% G6 p8 f
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)
   
3. {
   / x5 f0 T6 k% @) O2 q
4. 。。。
   9 |. v' |6 B- {) n4 Y
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . i$ U# ^( T/ ?& p0 \- F% `
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 l1 a, M/ C' \# t# u% Z
9.     。。。
   6 f* \1 N2 H3 u- ]8 \/ R; |
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    $ }) z5 ?% D2 n% g/ s. e4 I- `' _; e
12. 。。。
    2 g: V7 l/ q4 Z% T& R0 o  Q8 f
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);
   : K, D; q+ i6 H9 A. ?
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! n9 @, C7 l. F& u4 f2 L$ q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - w+ A4 p' S7 K8 S1 ^
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ I9 b5 K( n0 ^! _
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ; b; V: |, D- ?/ \1 F0 c
5. ...
     ~. i' k9 A; e, Z* E7 M
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 ^. y$ S) F6 a, t
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . b& t6 [- @' i* K: @
14. ...
    ( F% C1 \" _% H7 h, d3 v8 z* l' c
15.     }
    / W9 Y6 R& e1 |8 J" T0 q
16. ...
    & S1 A! t8 W6 V: P- b( i
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.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   , I( F& U8 ]  @+ [2 x* I
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"
   # R  Y  B/ ?& B
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 S: ?8 \6 T0 Z% x+ l7 c0 m
7.     printf("preparing header\n");
     {3 Q; K0 {+ |0 C
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.     {
    
16.         free(frame);
    - F( F  s1 a6 Q
17.         return;
    8 u! f9 _1 g) r# Q' x# 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" \
   / V( T; B& H. i  x0 ]
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   4 y1 [8 f9 ]. h
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % X: g. p5 ]5 f0 i2 J, l: A) @1 n
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ' V) h+ a) G. j) r5 ^3 W/ c
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   0 N% ~* T0 q, [8 ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + m5 Z3 A! m; a. e# Y# [
8.         printf("sending frame\n");
   4 P- S: B0 t# `1 t% m- f
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   3 p/ B' `* b$ T+ j! x- P' N; P
10.             break;
    7 U3 n5 e( v3 G2 q% r4 \; v- X
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    , g* r6 n8 N# @3 o- p8 o* ^! o# v
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      n" M# o7 @! 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。

9 L. T. \; i/ y3 R9 ?7 z

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- |& z7 K3 ]8 P- ^

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   7 M$ T! u/ ~. q% R% E
2. {
   / O4 p- C7 ~0 U! n$ Z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 j2 n8 {7 ^; ~6 M! G: f
5.     {
   6 O. P& W# O! Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   9 S$ H0 `2 I1 g: W( d
8.     }
   9 [# L2 u' e. {6 [
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & Z/ ^8 i- K3 f7 G$ f  V8 `/ V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
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：
3 ~: l; d  `  m5 m' t/ x

& m! I' V  d9 `9 N, ]$ G6 k  ]6 B

1. while(fend > 0)
   * D  E0 x) g( Q) i# `- W( |
2. {
   % R% w) f- V5 l% Y5 L. l4 s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # R' U6 j$ g3 u1 V
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   5 G2 W6 q# h# N1 ]0 a) x8 D) `
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + [/ Q5 s6 ~. ^% H7 m9 {
6. {
   3 X' `/ o/ y$ m
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 B: \7 j- m1 H) a
8. picture.fin = 0;
   3 `+ ^, V5 `5 {  Y# r( |6 G. R+ W
9. }
   3 r) r5 }- L5 @- D
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 k6 Z3 X: H! R* N6 K% ]
14. }
    2 ^8 `! |* `. S) u! C
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    / I2 U* i# y* A5 V- Z
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; T6 V4 ?. U4 |1 g; f1 F1 W
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ r9 h9 ^) s. G4 z* x& \) e' B3 T
25. }
    
26. }

复制代码

$ u- q) }( O9 w$ B

" L' \+ O8 y, G1 E; C+ ?
0 [1 r& k# J! W& Z# D% QiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html