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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. t- A. R  Y+ u9 ?+ m& D" Q4 E

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

: Y  R9 z7 N/ K( S7 c$ b9 t

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。

! w1 `* o7 C  p0 h" \- I1 p

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。

7 R, r) Z0 q* m+ x+ r; a  B, t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)
   
2. {
   " r% q9 G0 l' L' P( A2 t) M
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   9 w* \+ ]% I) T% K! c% M8 I2 i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 O# ~7 M' e  S8 O: d$ `* }% [. `
9.     int ret;
   4 |# b9 R) u2 _% E6 o5 M
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . X6 E: M4 m, [* n: n8 g
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' Y7 ?# s1 D  x0 ^' @6 o4 u
13.             return -1;
    
14.         }
    ' }- V, w% W# n9 ?( [
15.     int on = 1;
    & }% }# ~) g- H! V" q$ J4 |
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    3 Y& d1 }( t. V3 t9 I' Y; A
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    8 u, A- o8 x# M
22.     {
    ( f7 ^  C2 h* ]' O
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 J9 j) }/ d3 n9 l
24.             return -1;
    
25.     }
    / q) N! K# x$ _. y3 Q* q+ {# H3 G4 D
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 N* {& ]0 G" L/ H4 U
28.             printf("Listen failed!\n");
    . F3 T; J0 ?( k! N. y7 h* A
29.             return -1;
    - [& l+ B% V( _. q, h* C! o
30.     }
    
31.     return 0;
    9 o9 |& u7 ^8 j# _% L- [3 [+ v4 `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)
   ! `4 F  U& l+ y9 `- G! b
3. {
   ' ?: a0 q; X" R
4. 。。。
   
5. while(1)
   & e  b8 c2 }& G
6. {
   9 q. g5 O9 B" z6 f3 A
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # r4 W. H  I$ ~8 G$ o- D- u
9.     。。。
   5 f% f4 Z: n, E. z- \( R. E; G
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 u3 n5 r- H/ N. z! h
11. }
    9 L+ z! t3 {2 n% g1 ~. c
12. 。。。
    
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;
   9 {# w( e7 B! t2 W. l2 p" j
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   7 V+ f& p0 c; q1 J6 e
2. pthread_cond_t pct;
   & F; m' F6 A1 M5 T' U$ @  m
3. int main(int argc, char* argv[])
   9 B2 v: i- d: B/ `
4. {
   " i3 T4 o/ o: C
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 a7 l( e0 u5 N- g. u
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   6 J4 E/ k+ Q  x
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);
    % _4 t0 S% l; d
14. ...
    % K+ h+ G0 B" v% J. |
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;">
   5 r9 M( U8 H: b2 ^. F+ A; b' {. u. E
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" \
   ' S0 A' y) e: @. a5 O
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"
   ( e% j& M4 t5 K  d, `8 D, V. h
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) ?! o, s4 H3 E0 L" d$ p4 G6 G
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; B$ \3 I, G) M+ H3 t8 f# _0 r/ m
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    : k9 n& r# q4 d/ A  t
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ X9 W$ X, F4 C( {8 O
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 O+ g# S5 q% _6 V! V
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) A8 z% H- ^4 ^; \- p4 ~4 r* z, q7 z( W
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 \- X- {7 T$ v9 z: }
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + b: B( }* c- L& d' Y& }/ g, x
7.             break;
   2 t# l% l4 \, Y3 f& L) T
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\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。

6 K  n* N; D# F

; f9 M4 x% i! V/ N* I( L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);
   8 Z( [) V) H% J) Z' K; ~& N  b
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 O" @0 w# s, E8 Q8 w/ S, a' u/ d
5.     {
   ) I- D/ ]7 Z4 \  T5 J8 r
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , P  q) f/ e+ u
7.         return -1;
   3 s, {1 r/ {4 O/ C+ `- m
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % I, g: R' s0 t5 X1 U& A
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    * s. \. Q! `" X
13.     return 0;
    
14. }

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; L% e) a$ z8 z% T
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：
" ?6 ~* u8 I$ ?$ Z7 k/ q2 I+ Z
/ x7 D& o  j! [5 t& m; N/ P
! ~- u. N0 a. F3 }5 D

1. while(fend > 0)
   # n# D9 m$ U/ `; Q( ]4 f! p
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( N6 ?. r. G* {
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 B9 j+ x& i: m
6. {
   & k3 T  K1 R" h& q% a
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    0 Z( o8 Q: j7 H4 p' }/ S
11. {
    " Q5 q, ^9 E  ^2 L; J! G* W* b. Q+ t
12. picture.length = fend;
    1 D" P' p, k# X' f$ J
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    6 ]! x$ S$ H0 `0 a' d6 p- c
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 T/ `( W8 {' ]3 E8 {; |3 {( v( b
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 c6 u, M* v. l" o+ z
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    + e$ X, w( y0 o8 E/ y
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' B0 }  E5 [/ I5 Z. K3 i& h
20. return -1;
    
21. }
    ( Z9 H5 j, l/ j6 i2 Z/ ]" {' T* J
22. else
    - L& _1 _9 c+ v8 h
23. {
    * H0 _, u# Y. h% ~
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 Q) e, ~" |: A! k9 r  E
25. }
    
26. }

复制代码

0 {& p: k# [3 k1 a

6 g# Y- n- b# D5 CiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html