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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4 u7 K( H2 k2 b: T
, R% M7 O$ b3 S* V. R7 z

% ^5 p, V! C& l0 H4 _9 ?- c

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
/ K2 b( [, D, ^1 i2 V; B; A+ o
+ _1 j% i& n% E$ O

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)
   4 _, O  [- P2 j. x" L- n" u+ ]
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , H' }; n  ?7 z" Z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' r* {( W" y! m2 _* ]% D1 O  P
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 V! `4 }0 c  e1 ^1 H, T
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 w* d6 R" O- O2 L( G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   9 h" b# c! O' W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 c* s3 r8 n/ T1 W3 n: T3 |. \
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . j1 T7 z) p7 w: t0 ]# c3 P# C
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & m- K1 C7 ?: s1 Z/ {6 s
19.     }
    % [# U: A- C9 x& n4 V1 r# S! M- W6 x
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    $ e# y5 ?. p8 q4 k
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + U2 y# F5 c8 }( N6 d  A. ^& C1 ^
24.             return -1;
    ' |3 O# \9 ^$ T7 }/ t( W# C; |+ X! _
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    " x; X+ o: F( B4 d" e6 {8 _5 `
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);
   ; [! [1 u* }  R% |
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 O+ g* Q; M) X6 K, P9 i
3. {
   1 B( Y% @& f4 @
4. 。。。
   6 B5 p# R# H: O0 o2 s6 ?
5. while(1)
   + ?. D9 S3 [2 m2 @$ y% m
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 v  {+ O% j3 x8 C, ]- o4 d
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , R1 _  Z2 V% [. H, t# [3 F- ?
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    # j' r, z9 I0 H$ r
12. 。。。
    , r3 x* F- p! h1 k7 J6 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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " p* P- m, Y, b" R% t& |
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;
     W' X5 H" ?+ d4 V  W
2. pthread_cond_t pct;
   : C. L1 [* f+ I2 D4 f4 S' a
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 e* K# S2 a6 x  |1 O8 _( k' g
4. {
   2 O7 D& v$ |$ O: g
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; F( \* `, M4 M9 d1 N1 X
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / D- Z. |4 J: N8 w, ^
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   2 X6 U! G1 n& i0 B6 t/ l. G
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    " I0 [0 r+ Z0 w
12.     {
    1 @, T4 \$ m* n4 m
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   & I1 w/ i; [$ z3 \2 R
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" \
   " _; g9 ^, A# |$ ^
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 H, m) t6 B, [/ z3 \/ s
7.     printf("preparing header\n");
   " T0 M7 B- X5 G
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 f: C  ?/ |" M/ p+ O& b  O
10.             STD_HEADER \
    , ]8 G- s  N( _9 Z8 i" z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , r) F7 g/ g7 }
12.             "\r\n" \
    6 q) _3 e4 p- j  `- }- C6 z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . k- w2 R. X0 M$ }0 j8 A- k6 V
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
      i. T3 O- z& p+ g1 H% ?
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" \
     l; f! u9 O/ j, X2 ?# |4 ?* D# S
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 V9 R6 F! E# O# x( I8 ]
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 w6 G+ W6 h( a* ?5 ~
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % Y# M" A* g4 c+ q1 r1 d: ]8 m- ~& n. ^
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . l8 t/ t  s* \1 c; o' I- U
7.             break;
   9 h5 P% j2 }% C6 a, h* Y
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " B4 {; ^* x" T" y$ y
10.             break;
      ?7 I7 h' ~- i0 o* x2 V+ @
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - X+ T  F, Z& f
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - h2 G  g5 G  u7 n' T
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# s3 m' {$ c+ i

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 b/ G) `4 t! S
2. {
   5 j3 D- q# s1 u& n9 o
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   # E" D* F6 N4 {$ u4 _
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + g4 f# b) f9 l8 i
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " L# s' z2 m  S+ [: p! {! x$ U; z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * s/ ]8 }2 H0 n: f
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：

. D/ C4 N3 b( Z3 R
  K- A9 ~6 H! L7 R3 v0 {/ ]

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 V  [: \' v7 f5 a- C& ^; J% M
6. {
   $ u3 M$ D7 n  J5 v! W0 x
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 p$ O4 `3 P/ X8 A5 w
8. picture.fin = 0;
   # W7 A6 `2 Y7 c: _! z
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 i2 i1 p/ _/ W5 z6 J( c. l+ C
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 D8 W$ s( ^' ]# d+ ?9 P7 Y
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");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    $ i- _; W% g( L8 W* ?  G
26. }

复制代码

3 _5 Q6 O( S$ g+ ~, v1 ~. H0 y
6 w2 Z  q, ]+ M" O

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