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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! i& P0 e- R2 W+ b5 W- P
: z' E' M1 H6 h- m4 E$ t. Q

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
6 h8 Y6 F; K! b7 X6 d8 v

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。

  U: Z5 |1 F; v' O% n

2 M/ `# |8 W! Y# n1 b

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。

  q% I& S1 _* _! k7 s, X* k7 ^; y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 d% i. K& S+ W6 i1 P" j
2. {
   
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);
   ( n: @( s" ?, C( m# j
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / U2 W( l+ c: E
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    " P) c9 k* k( V. m: c4 p- e
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    3 ^( ?( |6 f+ M: l
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    3 u: \0 l8 c" ~
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' W- n5 w& ]2 E$ ?( X5 V1 i
21.     if(ret == -1)
    7 v: [( M/ d* T$ M+ J# ~
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    7 b  x' h6 t5 `- v& W; J
25.     }
    3 |: M- [$ Y  _, V
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    + E1 \9 C3 o: Y/ d. _5 L
29.             return -1;
    , {4 x1 g8 p: W* q( n
30.     }
    8 @3 _# V- R, S9 r$ I
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. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ( Y- Q; @) W0 m; `% M
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & h' G1 N# e1 f. b5 g- z. U# h
9.     。。。
   9 i, p, u2 S+ Q, i0 D! s
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 \2 e( ^5 l, l- b4 K1 x
11. }
    
12. 。。。
    4 [' j) Y, G& C* c9 V2 i8 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);
   , [( X6 M" ~* l. o& o; W
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   7 o. ~8 V( [5 t3 Z- @9 D, j
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ' L$ o6 k; @6 I1 D  H) a, V
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 f$ G; ]% x2 I/ G  w" m5 B+ D
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;
   ! i1 N2 x) p( \0 c
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   8 C4 C0 x/ l3 t* ?8 w% Z5 b
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   % m2 y) [1 S: ]
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   5 a6 r# A3 m$ O' W/ f( J( s
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & Z3 d) P: W# G. ~; `1 ?
10. ...
    2 n( f6 N& Q* w% r. g: D6 P: ?* [  Q
11.     while(1)
    
12.     {
    , m& N9 A5 S6 u' y5 A0 O
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - b2 t" ~# z+ O7 X- d: e
14. ...
    9 q) q4 C' U* \6 r4 Y9 L2 q- l
15.     }
    
16. ...
    1 `: d1 z3 a! V, [/ n3 X
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;">
   ' m, S* `! A; ~9 `: p3 ?3 k
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" \
   8 ~0 s; g, ?3 o: g
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" \
   7 V" k& f4 o' W- N4 n
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % J% e/ |1 C, r! K
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   , g! i' K; n+ {. w( A) N" E
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    7 u3 h2 j7 }  u. J
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % H6 g/ t/ @+ E/ V! L
12.             "\r\n" \
    : T7 K2 C. Y$ z- l7 g! r6 G
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : ^% V  z5 n. B& J) h4 t, }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 }3 P  Z" c& b' |3 d
15.     {
    : ~" O3 f+ d8 M- V7 A& c2 \
16.         free(frame);
    ; p; y/ m+ c5 K
17.         return;
    0 E2 x5 q3 e* `2 x
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" \
   6 i. c" I  F6 H% o# ]  [/ F0 [
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   2 i" m3 R7 ?$ z  Y$ X- q
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    $ B% T$ K  l( W. m" A- ]* D1 W
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 K2 u) q& @! w9 K
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。

4 F8 w' o' j* B  v/ z7 |8 B0 ~

/ m( C5 l( p) z# r. j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. {
   # A( _5 N" _8 O) l' q: J
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / Z* f, E2 k  G9 X
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   " I! {+ L/ y! Q6 r
8.     }
   5 c  `, @1 D( Y/ I4 `9 S0 b2 D
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 {( p4 M, w' B: n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( E) j7 j) ]5 S+ o2 L. W2 q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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! ~( H( s1 `0 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：
, F; }! z) l* Y' g' _+ J  y( v8 S
) t2 c9 o/ q6 ~5 E2 m/ n# I

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. {
   * M' P  T& q; t7 {
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   * T! M5 P3 ?; |6 B
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    $ O! {9 R6 R2 r- \: s+ b4 V3 _) y+ t, W
13. picture.fin = 1;
    / Q; k$ \- S) ~- C/ }
14. }
    : B* ^1 E/ e2 H( O$ r
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)
    # V1 h; w; I# G% v# J: b$ u9 @
18. {
      v8 y3 X; Y3 n0 \# \
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ! A: V, J( z( |1 {$ {! h) j/ \- y1 a
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

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