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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; g% h, X& P, E& i: X

% F0 G- k* a( Q( J3 `

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。

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 U8 Q) }+ B: B  h

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
& ?1 @, S/ ^; e# r: b. [  `* u

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)
   ( G9 b7 j1 Q$ M; V; Y* b7 |8 `8 P
2. {
   & H$ a% o# I- [$ N% g4 l5 V1 o% R
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # \. q( @. k3 X* C. P
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   9 C; f9 p/ U' j
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * j4 k. F5 q" n* s4 W; c
9.     int ret;
     f" v+ \' h* o# L+ ^
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ' n8 e8 w% T9 F
11.         {
    ) e6 }6 e" M: L/ C5 _( b; w; a
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    $ f1 l' d' a7 K  [( p( d3 K
14.         }
    
15.     int on = 1;
    # t; n" w; R6 @8 Q( U1 t' e
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    1 }5 q/ a6 R2 O( q8 v2 V& l. W: y" v
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 O! l& T# O2 F* G$ \" g" `
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    8 {2 M9 R, y2 T
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    & C' m' ]6 L+ y2 S) z+ j. F0 H
29.             return -1;
    . R% X3 y6 R2 y1 |
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);
   9 Z8 f: i5 g, i7 Y7 v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   % l' U7 U" A) d# ~$ A: X! U% ~
4. 。。。
   
5. while(1)
   + z' U# @0 w+ r- o$ |
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + C: Y, \& {! O9 X4 Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    & ~/ `3 ]% G! R- a3 Q( r
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; S  X0 c) ~, V8 r5 x$ 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;
   0 ~, K4 u9 s+ O- c! P4 F4 _0 J
2. pthread_cond_t pct;
   $ h3 q: {" I/ a; Z
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);
   
10. ...
    + M* Y! w9 |! Z* U& Y5 {
11.     while(1)
    
12.     {
    2 z" _6 H+ Z' R* i# U
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ! r$ B, G, @1 ^0 R4 _" u& ]
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" \
   3 i% J' u$ l; N9 Z3 p% f
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' k8 Z' k! V/ s' I( r( x2 r
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 F* o% d8 p1 w% `1 y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    : f* Y. x7 B, |: c% D
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    / T5 m& Z6 P) w; {
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      ]2 R/ P5 j. y1 c* ^/ {& c" s
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' D  \+ E: ^. `8 o
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" \
   & Q; E4 Q0 V: h0 g2 x5 I& e
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");
   * J* i/ T/ w  r, B! K2 f0 e) I3 ?
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * p! {, I* D1 n* U5 K& V
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   / i& P0 S2 S# e. i' \! k
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    7 X; v( X9 F  K# N3 ]
11.         printf("sending boundary\n");
    2 I& _/ ?' y/ z3 l# Q- z7 M# H" c
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 O# S) Q# r9 M) i* l+ H
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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   " c# V( |2 a) H3 d3 c; ?) u6 A
5.     {
   . G0 `1 Y% x6 Z% ]3 `8 z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % `8 J! h$ A. _
7.         return -1;
   ( R# c1 m, y7 n4 B% i  W6 T
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 s" Y( U8 I$ H( ~7 ]2 t$ m' ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( X# |0 C# E* e; |9 y8 e
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    : O8 k3 X- w2 m
13.     return 0;
    7 R. P, m% g+ U, w3 V
14. }

复制代码

- t( J& v7 v1 @" W" l
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)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # r; _4 P' X* `' l+ l& w
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     z2 S' k5 ?% t& I4 g2 h
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * y! `+ v* Q+ Y/ l
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    9 `% o& H. h2 \* X9 ~- |7 [! p: Y
14. }
    / M+ I+ Q/ ]9 h1 p, F1 |% s: y
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) A# [. ?! v( o7 E, O4 D- _8 U
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - m/ ]3 d2 G( y7 c
17. if(sendbytes == -1)
    & b  D' y  r+ q0 Z. V# y
18. {
      _. \) @7 }7 {0 m- Z( B
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 i5 \8 Q" ^0 B( D) N
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - Q2 ^5 G6 y3 s  o; X# T6 V. P
25. }
    
26. }

复制代码

  U" O  g1 X6 c( O6 _+ ]! N

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