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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( l8 d9 H7 p+ t1 b$ I3 L# k4 G- K

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

. M7 r( o' k$ O" ]2 L2 l

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。

: q0 F" H: _2 }0 O7 L- z( Z! A7 z& W+ 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。

  
  * r5 V9 E. r+ K' v3 u

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。

; F, E! t- ~! |9 I6 S4 L! M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)
   % u1 w$ x, `+ l) x2 }  M0 \
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) h$ C" C: ?: k, U, J! ]/ }
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - V6 n7 p1 D2 g5 D( }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 [1 L# \8 R* T; t. O
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( z6 L* |" }: Q3 G1 t  G
13.             return -1;
    
14.         }
    6 Z( x. ^/ C" i/ O7 R
15.     int on = 1;
    ; m  G; _, v- G5 E' B% Y2 l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    5 v4 V5 j) O4 v, o
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : x) p. f. N, ~2 P1 v: q
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
      D9 A( o; V' F
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);
     k1 H1 A' X, _6 C
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   , c5 s* _% [& A# x, T
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ' n, l+ W6 ^) W( D$ j
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   + i) q% [! X1 j8 t/ J4 f' b" }
9.     。。。
   0 p3 X+ M! a2 a- ?$ {
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   % h; t. X: c9 n9 c7 F' J
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 j' p- C* z% Y1 j3 X
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; ~, q& e3 m) x
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;
   , O( Z9 U( }5 r8 ?8 Z
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' `( d- @4 h* j" @8 t- S
4. {
   : o+ g2 J" _8 w" ]& \# I3 e3 L
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 ?5 y7 E' e5 v1 @% p
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. ...
    : \9 G8 ?' ]; {, w4 E. @
11.     while(1)
      ~3 I. d- m; V+ o4 F
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # o; b& m# d- ~
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    6 C( S+ ^( W& z: B
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" \
   9 n2 X3 T3 u% s9 I- e: @+ G. R: s
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   9 a  ?8 j: l  V: J4 q" z1 U+ ]
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / A8 f, ?  K) Q6 _' m) y0 u- h4 F
7.     printf("preparing header\n");
   4 `  B+ Y6 c( |) M1 l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " k$ c" D. r! J5 v: `; M
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' ]5 \  p/ O( ~( d# z# z
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / o0 p1 ~5 g* m
12.             "\r\n" \
    ' Z5 \5 k. U* e9 J" p$ ?7 P
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + ?9 p) ~" s2 V* v9 Z6 O3 [
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    1 d! {3 R# _' N& }, N. F) y* A
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / A% c6 Z, k4 x( T2 i6 W  ~
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;
   3 P9 l" E8 B/ O; Y* Z& M
8.         printf("sending frame\n");
   ; t. ~5 u0 h4 L7 @0 s
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)
    % \1 e$ f# k* ~  \( `+ V+ c0 h5 ^; H- n
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。

$ {. v' @/ h3 H1 Y二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! j$ x0 F. ~1 _3 a) o* W

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))
   " ^* U* O! ?: C! H
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 t9 C; l7 t3 A: r, d
7.         return -1;
   5 @* [8 z! T/ y
8.     }
   . v4 z/ [8 x4 m; g6 g
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( w' q& u& \* t( A* b) o
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 `' f- z* D0 `" ~. f2 h' x" X
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    # R, }: }. c( j; _0 G
14. }

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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：
, `% c1 d2 L) M3 [  o
0 l# y$ i! Y( r9 A$ P" i

1. while(fend > 0)
   
2. {
   0 \, P; J' N  R7 u! ~/ M$ D! U2 u
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     k& A) E- L( @7 a/ @
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   % w- W. O3 \! h) O( v4 k
9. }
   0 s. x# K& p+ F* `& H
10. else
    4 `$ `+ n* \5 K# m1 C. Y5 b
11. {
    4 T$ \9 D$ [6 D( l9 |2 J( k! X
12. picture.length = fend;
    : x* y4 W' M$ C+ b/ c1 G" J1 l7 }
13. picture.fin = 1;
    ' R! j. n+ @; ^- F* T* Z
14. }
    7 b- Z6 ]" m/ w3 G
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)
    " V2 O' M+ R+ \  z) m' W" U  ^
18. {
    / a; b# v4 f6 }; @0 H3 Y) Z" L
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! t: T9 u4 m7 W
20. return -1;
    ( V. l2 d. ~" j" t& Z
21. }
    8 r0 ^5 |( L1 M" ?
22. else
    9 j9 R0 v' Y* W. s
23. {
    $ M& H9 _4 D! K$ k- N; }
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

& W" d# r# F- ]  w

# ?' [/ r- V+ w- J3 T7 m. KiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html