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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, {8 i+ b* x) {

0 q! q8 I7 _0 O7 [+ R, [

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
- u7 n# X. N8 o6 F# 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。

4 ]7 u4 G2 W: b6 ?% e  F

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。

% k0 l8 B% I3 p3 l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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / u. k- t9 l* `* u6 p
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 W% d$ q+ F* w2 l8 f! k
11.         {
    . K) Q1 S& X$ R, X$ D, E# |; ^  P
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    . l4 T5 R! G  [+ {" o( Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! b$ ~% ?0 ?4 C6 A
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ( x, [9 N4 U6 l5 g( D( Q% w7 k
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + O, M$ V+ X8 U' ~# Q; }& k/ ^
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; G7 m; E9 t  v: _% r. |4 e5 m
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 t: V$ O3 w! D! n( q5 B
27.     {
    % B! A/ X8 }. [6 M( D( W
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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);
   ! T& g: ]0 m/ D. ^( h8 f! d9 n: h
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - Z' t: I' Q( a5 m; r8 H
3. {
   
4. 。。。
   ) a! }2 f4 @$ G$ C8 S5 {
5. while(1)
   
6. {
   , h  O7 m& {: i% A2 n' \) o' X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ' c+ m& u' q( `+ ~$ U
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ' C# W" ?! \2 v0 _
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    0 ~0 _+ t4 y4 y" B' d
12. 。。。
    ' G2 L- U& ]% _7 o9 P
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;
   # b; Y, g1 E, A: [0 h) K
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 l  \! M- z5 Z/ y1 V
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 m9 ~/ D8 O) f% u+ N/ Q/ L$ N
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[])
   $ \5 J( M/ Y/ |7 }7 T) W
4. {
   / ]9 r0 k) g$ h2 u! b/ h. s+ P
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , Q* T6 @7 k- G* t$ E' |; [2 i1 X
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   3 _' |1 U8 d# S5 A$ }/ m5 T
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);
   # i% z% L% d5 f( ?8 B4 K6 |
10. ...
    + t; {/ k3 S1 y$ W: h4 x- b
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 ^% a& L. ^' A3 d+ U- F& B# j
14. ...
    1 ^7 M+ {. |0 ~3 }/ `" o
15.     }
    ! |+ Z$ m# U8 p3 \+ d
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;">
   
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" \
   $ h, o8 V. W3 E( w3 E8 Y
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" \
     i2 E$ d* @, K0 ^4 i+ C% d; b
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
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" \
   
10.             STD_HEADER \
      a5 \8 _3 X* v+ S: W
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    5 N3 Z! G4 d$ C# F: f
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; D5 H# B- A# r7 Y2 E
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ; }+ g* i  R( \- H
16.         free(frame);
    
17.         return;
    / L4 L& V& C, I2 A% [) ?
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" \
   + G# {- A( ~! Q) V
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);
   8 d' v7 a+ K0 f0 W  l$ E
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   . }3 u2 d% M7 Y/ D' J: k* W
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ( i0 X1 j! M! g; w/ h
8.         printf("sending frame\n");
   . J% _$ z/ _$ K" n/ U% n
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' t( C4 s/ w: }/ W0 r: t
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # g3 x% e5 \6 a& A- H6 M; _
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   * \1 T4 ^7 U! Q* P" }, T& j* @9 g
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , c3 {1 n4 i; [! ~( P# j' E9 M3 X
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 I' r( U4 [4 \
5.     {
   1 s7 \  C: W7 O7 d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   " K, f  o& }) B/ e
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ( a3 N+ L8 H, F1 v
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 o8 j: q1 Z8 Q: X
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ z8 {' N  \+ y8 f) j
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 T) G1 U! Q) _
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

& I5 k3 t' {9 f, }$ C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：


/ f8 E( V" |( m6 F. S8 s: L9 o# y

1. while(fend > 0)
   1 [6 B' }+ e0 l2 ]1 I9 E
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# ?0 B9 J7 q' R  R# Q+ q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / i  M* e9 s% U8 n/ g+ j
8. picture.fin = 0;
   1 d2 b" \* a$ _( V3 S+ M- {
9. }
   % h) F, i. X: q' T: F
10. else
    . o+ P  W5 b" i$ K% C( n7 Z
11. {
    0 Z. }: {( Y& s% Z' |$ Y
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    2 V; R8 [3 ^0 f0 y! n
14. }
    ) b# X0 x% M  @: ~2 q6 t( i
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)
    
18. {
    ) g  v6 Q" u2 A
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    1 _' c! b9 k8 S6 R) e/ |: l
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ( ^' d1 s0 J8 s6 ~
26. }

复制代码

& r, Y. \2 |( O4 F% U0 D. w8 P

( X" @0 [+ U8 k3 ^  [* x7 K
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html