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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. D2 x& {7 T" o* P6 a6 m% {

1 w8 s+ {( }: n# I8 i# P1 L) y, P

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

( `3 [0 f. B5 S5 H* k& {8 z

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。

  g* K. N9 e* v5 v# J' {

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
/ r1 T# a* F0 ^: F" I/ O, V% t

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;
   9 R4 F# o3 P) k- M/ t/ W
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % e2 K; l/ T) c; V# k3 R2 a$ C
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ W1 J5 X$ I* c4 n* i1 D% ?
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % t% c$ M* a5 `- Q3 Q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + v1 _6 }  t+ ]3 o8 l' H9 n
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! h3 a  x6 V# v; ?
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 G4 {0 R9 n5 W8 J
13.             return -1;
    ) }' \7 V5 x0 D9 l0 ]" K
14.         }
    + e6 N1 x9 [: [' \! I! [
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 _) M8 b! }4 W' R
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    # a# t& r- r1 K" A$ Y' S4 Z+ h4 s
22.     {
    * Y( h* X( u# }) ~; Y* d; Y) @
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    , p0 p' t: [; p: |: H' L
25.     }
    # S, ]% Z9 j- w
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & J; u0 i- C$ I
27.     {
    5 ]( s6 O4 o8 E2 B4 ], c. j  Q
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( J1 u: t8 l5 R6 X$ W5 x- v
29.             return -1;
    4 ~& f3 U4 S% E5 d+ z
30.     }
    1 M, \- F0 a" K  m: m$ c5 D
31.     return 0;
    " M7 Z7 W4 e+ u. w5 P
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);
   / z8 Z8 A5 x9 V" J8 j6 l# v0 a3 e
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   1 m- i& t+ k6 i+ ?
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # ~7 g' {) }, u5 G/ q0 M$ |
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " {# F2 Z; d0 H* k7 V/ y
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);
   / A- l+ h* y2 \  k/ ]
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   2 \0 Z) O+ S% |4 q' j1 j& b* t
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 X. k( o/ `  H* n) E' b
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[])
   0 s- P+ ]  E4 ?( b( h; V" F1 ]
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 \! ?  P; }9 s7 q" Z' f5 B
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   , q" j: {' i! x8 a+ }( s' e
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    : v" s, ]8 s8 y
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ; H0 B% ?. d/ [, 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 b; \- j- |9 m5 v. T
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" \
   7 V3 g% P* R0 F3 M, J
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   & t% a+ |& o! [) l/ m
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 |8 Z6 ?2 R( U6 K8 a, I  u6 L
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; V6 p5 l; z+ ?/ A: N
12.             "\r\n" \
    * v) Y. p5 t& @2 n0 J5 r# i/ E
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & K6 Z4 F0 H7 T2 G7 [0 E5 x7 F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
      D" V' U9 P/ ]2 k6 h
16.         free(frame);
    . ?  N0 B* o; I, U
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" \
   3 f6 i# j7 S  P: h$ l. o( n
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 |6 \3 R9 T) D
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) h$ r3 K/ X# m) a" S. m
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    3 i( r& F: V) Y& M  N" b
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 I5 s$ P3 Y' @  o
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。

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   % g% W! V: C" r' o: z& l4 O
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 Z6 q* g& S4 {
7.         return -1;
   ) _9 U" z" m7 A! k! k6 `
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , O; [% U; P6 |' E% p) t7 P  [$ j% ]
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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' W6 g1 _) f! ^
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：
! B4 W! j9 V. q3 w$ a! w

1. while(fend > 0)
   
2. {
     t! k1 O  o6 |; d; O7 i
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " j  n5 P( c# Q0 y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 t* {9 T7 q; i- s* C, ~1 N
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ' s2 A6 q  e0 h6 C6 }
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ! U# n. Y7 z2 o% T! S8 G+ R
13. picture.fin = 1;
    6 ^3 n  \% X8 T6 Y2 A. x5 Y" Z* _
14. }
    / S2 S# t5 S- F# V, m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( x, Q# V  q7 {7 q2 F! `- e
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - _2 W( H1 ?* W. Z
17. if(sendbytes == -1)
    4 ^# X* Z+ M5 Q9 f% k3 C1 U
18. {
    0 V9 ?. ]7 r' [6 h* k* q: a
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 y8 n% E2 Q' a) a! r& j9 a- ~0 o& v, E
21. }
    5 q, N! `. H. o$ M6 `( T% B. C. M
22. else
    ! S+ W8 j+ v* I; a
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    # k/ @" N- e/ _, v( v0 L
26. }

复制代码

9 O/ C: B$ c( j& b* h( b

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