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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+ r' ?. H- f6 l. v* e  h

7 G5 @* T. {# q# M+ ]6 T

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
* e$ ^* p3 B, i0 N* _" G; g

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# |6 e- l0 U. m# J

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。

4 B7 h& E" M1 L/ M) w$ i; a4 q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)
   ! |5 e0 |8 o! S' A2 J* J; P$ x
2. {
   5 s$ c+ ], K9 i
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : o! |6 {% ]" G
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 [: F' d  k8 S
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' ^' d6 P  V7 n9 `; d/ U" D
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % |, {+ L) e6 y) {
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    / @( X2 E  s3 J7 t5 }& E+ I
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( h5 O- v: T% A
13.             return -1;
    8 ^' X4 Z7 g% n; Q* d
14.         }
    ; h0 n2 ]0 g: m
15.     int on = 1;
    " y1 g6 J$ l& w; q5 ]
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 F  y& L* h( O8 w& E8 v. J5 a
17.     {
    $ O2 Q1 k' c' N/ ?' b
18.         printf("setsockopt error\n");
    4 Y; \! u# r6 Z+ Y( v
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 N, h; z0 b% P* n6 n3 o% C: `5 {
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # f1 q5 g( X8 U/ l# m
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) _4 x' V4 ?/ w1 F# Z& b4 f1 [
27.     {
    / h$ a, ]6 V" {, f$ i1 G7 U# L
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' _9 x: r# b$ v) P- O8 ]$ g8 {
29.             return -1;
    
30.     }
    # z7 N: |, S. d" i! Q( s
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)
   
3. {
   4 i, R, J7 d$ x- h) j; e* y
4. 。。。
     L- E7 N; i& N
5. while(1)
   
6. {
   ! M8 Q6 f! ~# A5 D
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
     U9 a! R9 v- U1 R/ A
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # k8 e6 H+ W/ Q2 Z6 c8 o7 ]; x
11. }
    
12. 。。。
    ) \5 B7 A  X8 P& [: W" A7 U' d; Y5 Y
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;
   . A! @3 ^" o& R
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 o) v. \5 y) v) h
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);
   0 ]  e( _6 W) V
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);
   8 ^6 @( @( J8 m, Q
10. ...
    $ U( y! }6 `5 f0 [1 ?& E
11.     while(1)
    ! l1 [0 d' \3 H4 i0 }8 l
12.     {
    % Y7 l" O& \, ?8 [% o: G
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    7 {; u1 U2 o' @' b" K
16. ...
    . p: r" u: O( W! `* H
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" \
   
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" \
   9 X! ?+ m; J) Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( O2 a/ r+ |9 {7 z
7.     printf("preparing header\n");
   8 D$ G5 t; v6 G
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   * @9 W. T1 R9 B; v  I
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)
    + {* \' T3 f& J6 Y# Z" ?% c
15.     {
      I: r% y( E! X; `& |+ R, _
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ l% F) d* r. W6 V$ ~! A3 j' B
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" \
   3 O" T6 K, g% {5 p
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   : e& a. f' f; J/ m$ i
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)
   9 P; J: N" M# N+ N; Y
7.             break;
   . A8 }% w' ~& c. B1 V- G
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    8 x6 w4 R+ _4 c6 e) L( b& x- [
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : N  B0 Y2 F, U! h+ n
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。

; B7 B' j) n8 ?! c5 {

. q+ _. V2 @/ }! u. Y2 M$ u0 w# @二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) C* C" u3 r9 P& p; f5 `; {1 b

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   . T. H2 ~% t% r. n/ Z6 W, e  `1 ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 x# {4 `# q) d+ w; f" |  {: P
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , Z" Q1 d3 e" X) A# ]/ S; `: M
7.         return -1;
   ( S, X3 I7 P6 ?
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 D3 l8 h! Y6 v
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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9 i# h& U0 T% y% O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)
   * d# V+ {# m) o: R1 H5 P9 A
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! @1 V; q9 ?# M5 M# z1 w: m
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   + _" z/ @) z/ j  W& p
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 v: L, V5 Y/ Q9 Q' V  @
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    7 ?/ T7 e, I9 B/ `" n
11. {
    
12. picture.length = fend;
    * w7 [* k* k. i5 z5 |! g
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    3 [; q( B+ {' s* k0 c) d5 y+ i! L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    , U2 M! f" N: s; S3 p# f
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    + m& C; ?: j6 y: B& Y" ^7 j
18. {
    0 m6 O! u: y1 @7 V0 q) |
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 Z, a, R3 O4 w
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    / |6 h) O. u6 y  v4 m# j
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * }- H$ d; ~6 s5 T0 f
25. }
    ) z5 H0 Q: p/ J; [
26. }

复制代码

7 N( H/ [2 d  `5 w( Q; ^3 A

3 [& _  G$ Q! C* g! wiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html